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2020-01 22

[학술]서태원 교수, 곤돌라에 장착해 고층 외벽 청소하는 로봇 개발

서태원 교수 한양대 서태원 기계공학부 교수팀이 최근 곤돌라 장착형 외벽 청소로봇을 개발했다고 23일 밝혔다. ‘Edelstro1)’로 명명된 로봇은 건물주에게 보석과도 같은 고층 빌딩을 장인의 손길로 관리하겠다는 의지를 담았다. 서 교수는 현재 첫 번째 모델 개발을 완료했고 향후 후속 모델을 발표할 예정이라고 밝혔다. 고층 빌딩 청소는 고(高) 위험 작업으로, 시장 규모는 약 11조로 추산되며 점차 늘어나는 추세를 보인다. 서 교수는 해당 작업이 위험한 만큼 사람을 대체할 수 있는 로봇을 개발하고 새로운 시장을 만들고자 서울대·카이스트·경기대·㈜씨에스캠·㈜알에프 등과 함께 팀을 이뤄 연구를 진행했다. 서 교수팀이 개발한 Edelstro는 곤돌라에 장착돼 안전하고, 사용이 편리한 인터페이스를 이용해 누구나 쉽게 작동시킬 수 있다는데 장점을 가진다. 사용자는 로봇에 장착된 비전 센서와 인공지능(AI) 알고리즘을 이용해 오염부위를 꼼꼼히 확인하며 스퀴지(squeegee)·브러쉬·노즐 등으로 청소할 수 있다. ▲ 서태원 한양대 기계공학부 교수가 지난해 11월 두바이에서 열린 두바이 국제 건축 기자재 박람회 ‘THE BIG 5 SHOW’에서 고층 빌딩 청소로봇 ‘Edelstro’ 시제품을 시범 운영하고 있다. 서 교수는 지난해 11월 두바이에서 열린 두바이 국제 건축 기자재 박람회 ‘THE BIG 5 SHOW’에서 로봇을 선보였고, 전시 기간 중에만 65건의 제품 관련 의뢰를 받았다. 또 2020년 1월에 라스베가스에서 열린 소비자전자제품 박람회‘Consumer Electronics Show (CES)’에서도 전시해 많은 제품 의뢰를 받았다고 밝혔다. 서 교수는 “이번 두바이 국제 건축 기자재 박람회 및 CES 전시를 통해 고층 외벽 청소 시장에 로봇에 대한 많은 요구가 있다는 것을 확인했다”며 “다양한 나라의 환경에 적합한 테스트를 거친 후 올해 안으로 시제품을 출시하겠다”고 말했다. 1) Edelstro : 보석을 뜻하는 독일어 ‘Edel’과 장인을 뜻하는 Maestro의 합성어 <참고 사진>

2020-01 21

[학술]정재경 교수, ‘고무줄 같은 스트레처블 디스플레이 개발’ 논문 발표

▲정재경 교수 <출처: 디일렉> 정재경 융합전자공학부 교수팀이 유기절연막이 가진 늘어나는 성질을 유지하면서도 무기물 TFT 채널과의 전기적 성능을 개선하는 방법을 발견했다. 정 교수팀은 유기절연막을 무기물 채널과 조합하는 방법을 제시했다. 무기물 채널에 붙는 실리콘옥사이드(SiO2), 알루미늄옥사이드(AlO3) 등의 무기절연막은 탄성이 적어 스트레처블 구현 시 잘 깨지는 편이다. 또한 유기물로 채널과 절연막을 모두 만들면 잘 늘어나지만 전기적 특성이 무기물에 비해 현저히 떨어진다. 그렇기 때문에 정 교수는 유기절연막의 늘어나는 성질을 유지하면서도, 크로스-링크를 구성해 전기적 특성을 유지한 하이브리드 유기절연막을 개발해낸 것이 연구의 핵심이라고 말했다. 이번 연구는 삼성전자 미래기술육성센터의 지원을 받아 진행됐으며, 연구결과는 소재분야 국제학술지 「Advanced Functional Materials」 온라인 판에 이달 초 게재됐다. 이 논문은 '스트레처블 TFT 구현을 위한 하이브리드 유기 절연막-지르코니아를 첨가한 네트워크 구조'로, 김정오 LG디스플레이 책임이 제1저자로 참여했다.

2020-01 14

[학술]한양대, ‘13m 대형 고래’ 국내 첫 공동부검 참여

한양대와 제주대, 서울대, 세계자연기금(WWF) 등 고래 전문가 30여 명이 지난 3일 제주시 한림항에서 대형 고래의 부검을 실시했다. 발견된 이 고래는 암컷으로 길이 12.6m, 무게는 약 12t의 참고래이다. 그동안 국내에서 고래 등 해양포유류에 대한 사체 부검이 일부 이뤄지긴 했지만, 10m 이상 대형고래 부검은 이번이 최초다. 부검 결과, 당초 고래가 해양쓰레기를 먹고 죽었을 가능성이 제기됐지만, 위장에서 길이 약 1m의 낚싯줄 1가닥과 그물 조각 1개 등이 나오면서 해양쓰레기가 직접적인 사인일 가능성은 크지 않은 것으로 나타났다. 또한 연구진은 고래가 플랑크톤 등 먹이를 섭취한 흔적도 있어 아사 가능성도 낮은 것으로 보고 있다. 부검을 마친 고래의 살점은 폐기되고 골격은 표본으로 제작돼 제주민속자연사박물관에 전시될 예정이다. 한양대학교 해양융합학과 목소리 연구원은 자연적으로 분해되지 않아 생태계 동식물 체내에 축적되는 오염물질인 ‘잔류성 유기오염물질’에 관한 연구를 맡았다. 목 연구원은 "다양한 유기오염물질이 마지막으로는 해양에 도달하고, 결국 상위포식자까지 올라간다. 태아에게도 영향을 주고, 2세와 다음 세대까지 영향을 주고 있다"며 "해양 포유류가 환경오염의 지표종인 만큼 구체적인 연구를 진행할 예정"이라고 밝혔다. 이번 부검을 통해 국내 대형 고래에 대한 연구가 첫 발을 내디뎠다. 제주 해상에서 대형고래가 발견된 것은 2004년 이후 16년 만으로, 해양 환경변화와 고래생태 등 다양한 분야의 연구에 큰 도움이 될 것으로 기대되고 있다. 지난달 제주시 한림읍 비양도 해상에서 발견된 아파트 4층 높이의 참고래에 대한 부검이 3일 오전 한림항에서 진행되고 있다. (출처 : 연합뉴스)

2020-01 07

[학술]신흥수 교수팀, 연꽃에서 착안한 신개념 줄기세포 전달법 개발

신흥수 교수 신흥수 한양대 생명공학과 교수팀이 최근 화상 등으로 생긴 넓은 범위의 상처를 보다 효과적으로 치료할 수 있는 줄기세포 전달 기술을 개발했다고, 한양대가 7일 밝혔다. 신 교수는 상처치료 효율이 높다고 알려진 ‘줄기세포 3차원 스페로이드(spheroid)’를 대량 생산하고 이를 넓은 영역에 골고루 전달할 수 있는 전달법을 개발했다. 해당 기술은 향후 상용화 될 경우 화상·궤양 등 넓은 면적의 상처를 가진 환자의 치료에 널리 활용될 수 있을 것으로 기대된다. 줄기 세포는 자가복제, 다양한 세포로의 분화가능성, 성장인자와 면역조절 인자분비 등의 기능을 지니고 있어 이를 인체에 주입해 다양한 난치성 질환 치료를 위한 세포 치료제로 연구되고 있다. 하지만 줄기 세포는 체외(體外) 배양 시 세포 주변부 환경이 체내와 달라 세포기능이 크게 저하된다는 단점과 주사제 형태로 인체 주입 시 국소적 전달은 가능하나 넓은 손상부위의 조직 재생을 못한다는 한계점을 가지고 있었다. 신 교수팀은 연꽃(lotus)에서 아이디어를 얻어 이런 문제를 해결했다. 신 교수는 연밥(lotus seedpod) 내부의 씨(seed)가 하나씩 고정화되어 있는 구조를 모사하고자 수백 마이크로미터 크기의 작은 방(房)이 표면에 규칙적으로 대량 형성된 생체재료를 제작했다. 각 방에서 인체 지방조직에서 추출한 줄기 세포가 응집해 3차원 스페로이드를 형성하도록 했다. 신 교수는 연밥 내부에 고정된 씨가 외부 힘에 의해 끊어져 밖으로 방출되어지는 과정에 착안, 생체재료가 팽창하면 각 방 안에 형성된 줄기세포 스페로이드가 외부로 대량 방출되도록 설계했다. 이렇게 생산된 줄기세포 3차원 스페로이드는 동물 모델을 이용한 결과 넓은 면적의 피부 손상 부위에 쉽게 이식됐고, 다른 그룹 대비 2배 이상 향상된 치료 효과를 보였다. 신 교수는 “이번 연구는 최근 많은 관심을 가지고 있는 줄기세포 치료제의 전달방법을 획기적으로 개선해 인체 내에 이식된 세포의 생존율을 높일 수 있다”며 “적은 양의 세포로 세포 치료의 효율을 높일 수 있는 원천기술로 큰 의의가 있다”고 말했다. 이번 연구는 최유석 호주 서호주 대학 교수와 문성환 건국대 의과대학 교수 연구팀과 함께 진행됐으며, 연구결과는 생체재료 분야 세계 최고 권위지인 「바이오머티리얼즈(Biomaterials)」에 12월 게재됐다. 과학기술정보통신부 한국연구재단이 시행하는 중견연구지원사업 및 자연모사 혁신기술개발사업이 이번 연구를 지원했다. ▲ 연꽃 연밥을 모사한 생체재료를 기반으로 하는 줄기세포 구상체 제조 및 전달용 생체재료 (왼쪽 사진) 마이크로 공정기술을 이용하여 제조된 연밥과 같은 방을 무수하게 가지고 있는 하이드로겔의 모식도 (가운데) 줄기세포를 이용하여 각 방에서 형성된 3차원 구조를 가지는 줄기세포 스페로이드 모식도 (오른쪽) 이식을 위하여 외부 자극에 의하여 줄기세포 스페로이드가 전달되는 과정

2020-01 06 중요기사

[학술][이달의 연구자] 배상수 교수, 아데닌 염기교정 유전자가위 규명하다

아데닌 염기교정 유전자가위(Adenine Base Editor)는 유전자 염기서열 중 특정 아데닌(A)을 구아닌(G)으로 바꾸기 위해 개발됐다. 배상수 서울캠퍼스 화학과 교수는 아데닌에만 작용해야 할 염기교정 유전자가위가 사이토신(C)을 잘라낸다는 문제점을 최초 발견했다. 모든 생물은 유전자를 가지고 있으며 유전자의 정보를 통해서 세포와 단백질 등을 만들어낸다. 생물은 자신의 개체에 필요한 단백질을 만들어야 한다. 간혹 특정 유전자에 오류가 있다면 의도하지 않은 물질이 생성돼 암과 같은 질병으로 이어진다. 유전자 가위는 유전자(DNA)의 일부를 잘라내거나 교정하는 도구로서 사람에게 질환을 일으키는 DNA의 제거 등 의학계 활용도가 높게 평가되는 기술이다. 염기교정 유전자가위는 유전자 연구 및 실험에 광범위하게 쓰이고 있다. 기존 크리스퍼(CRISPR/Cas9) 유전자가위는 DNA의 두 가닥을 모두 잘라낸 후 세포 내의 DNA 수선 기작(DNA의 절단된 부분을 세포 스스로 복구)을 이용했다. 이와 달리 아데닌 염기교정 유전자가위는 가이드RNA(표적 DNA를 인식하는 유전물질)를 기반으로 DNA 이중나선을 절단하지 않으면서도 특정 아데닌 염기 하나만을 바꾸는 정교함을 자랑한다. 가이드RNA는 20 베이스(RNA의 길이 단위, Nucleotide)의 염기서열로 이루어져 목표하는 DNA 염기의 위치를 높은 확률로 찾아간다. ▲배상수 서울캠퍼스 화학과 교수는 아데닌(A)에만 작용해야 할 염기교정 유전자가위가 사이토신(C)을 잘라낸다는 문제점을 찾았다. 인간의 게놈 지도가 밝혀진 후 DNA를 바꾸기 위해 크리스퍼 유전자가위를 개발한 건 불과 7년이 채 안 된다. 아데닌 염기교정 유전자가위는 지난 2017년 개발돼 2년 째 사용 중이다.사용되기 시작한 기간은 2년이다. 지금까지 염기교정 유전자가위의 정확성을 입증하는 논문들은 발표됐지만 해당 도구가 지닌 특징과 문제점은 미지의 영역이었다. 배 교수 연구팀은 기초과학연구원(IBS)과 공동 연구를 통해 염기교정 유전자가위의 문제점을 최초로 찾아내 지난해 9월 24일 네이처 바이오테크놀로지(Nature Biotechnology) 온라인판에 실었다. 이번 연구는 염기교정 유전자가위의 특성을 더 이해하는 데 도움을 줬다. 특정 조건에서 염기교정 유전자가위가 아데닌이 아닌 사이토신을 교정한다는 사실의 발견으로 새로운 파생연구들이 가능해졌다. 유전자가위의 문제점을 고칠 수 있을 뿐만 아니라 사이토신 이외의 유전체 교체나 사이토신을 교정하는 유전자가위로의 용도 전환 등 다양한 연구가 진행될 수 있게 됐다. 배 교수는 유전자가위를 ‘새로 출시된 부엌칼’이라고 빗대며 "이번 연구는 칼날이 조금 휘어진 것을 발견한 것이며 파생연구는 이 특징을 활용하거나 고치는 것”이라 전했다. ▲아데닌 염기교정 유전자가위의 사이토신 치환 모식도. 배 교수는 특정 조건에서 아데닌 염기교정 유전자가위(Adenine Base Editor)가 아데닌(A)이 아닌 사이토신(C)을 잘라내는 현상을 발견했다. (배상수 교수 제공) 배 교수의 연구에 따르면 DNA 5’말단에서부터 티민(T) 다음으로 사이토신(C)이 온다. 아데닌 염기교정 유전자가위는 위 그림처럼 5‘-TCC-3’와 같이 사이토신이 두 개 이상일 때 사이토신을 티민과 구아닌 같은 다른 염기로 정교하게 교체할 수 있다. 배 교수 연구팀은 현재 오류를 없앤 아데닌 염기교정 유전자가위를 만드는 연구와 사이토신 가위로의 전환 가능성에 대한 후속 연구를 이어가고 있다. 해당 사실로 유전자가위가 보정되면 염기 하나를 바꿈으로써 농산물 생산량을 증가키길 수 있고 사람 질병을 치료하는 등의 가능성이 열린다. 이번 연구는 지난 2018년 3월에 시작해 1년 반 동안 진행됐다. 배 교수 연구팀의 한 연구원이 아데닌을 교체하기 위해 염기교정 유전자가위를 사용하자 아데닌이 아닌 사이토신이 바뀐다고 배 교수에게 보고했다. 배 교수 연구팀은 실수나 우연으로 치부하지 않고 의구심을 품었다. 동일 조건을 반복해서 실험한 결과 특정 경우만 사이토신이 바뀌는 규칙성을 짐작했고 연구를 거듭한 결과 염기교정 유전자가위 자체의 문제점을 밝힐 수 있었다. 배 교수는 “단순한 실험 실패라고 넘길 수 있는 사건에서 의문점을 가지고 파고드는 태도가 중요했다”고 전했다. 글/ 김현섭 기자 swiken1@hanyang.ac.kr 사진/ 김주은 기자 coram0deo@hanyang.ac.kr

2019-12 31

[학술]한양대 유창재·김재훈 교수 연구팀, 새 발광물질 적용한 OLED 원편광 구조 개발

한양대 유창재·김재훈 융합전자공학부 교수팀이 새 발광물질을 적용해 유기발광다이오드(OLED)의 광효율을 획기적으로 높일 수 있는 원편광 구조를 개발했다. OLED는 빛 반사를 막아 야외 시인성을 높이기 위해 원형 편광판을 사용한다. 보통 원형 편광된 빛을 얻으려면 액정 분자를 꼬아서 정렬되도록 하는 카이럴 첨가제가 발광층에 포함돼야 한다. 기존 연구에서는 액정처럼 정렬 특성과 탄성 특성을 가지고 있으나, 카이럴 특성이 없는 발광 물질에 카이럴 첨가제를 넣어왔다. 이를 통해 비틀린 구조를 구현함으로써 높은 수준의 원형 편광된 빛이 만들어지도록 했다. 이번 연구 결과의 핵심은 발광 물진 탄성 특성을 이용해 카이럴 첨가제 없이도 비틀린 구조를 형성하는 방법을 찾았다는 점이다. 연구팀은 발광 물질 양쪽 경계면에 서로 다른 방향으로 정렬할 수 있는 구조를 도입했다. 이를 바탕으로 서로 반대 방향의 원형 편광된 빛을 동시에 낼 수 있는 소자를 제작하고 해당 소자를 구현할 수 있는 공정 방법도 제시했다. 연구팀은 “이번 연구 결과는 디스플레이 분야는 물론 바이오센서용 광원 소자에도 적용할 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다. 이번 연구결과는 네이처 그룹에서 발간하는 광학분야 최고 논문지인 '빛:과학과 응용(Light: Science & Applications)'에 최근 게재됐다. ▲ 우원편광과 좌원편광이 동시에 발현되는 소자 구조 (출처 : 한양대 유창재 김재훈 교수 연구팀) ▶유창재, 김재훈 연구팀 관련 기사 보기

2019-12 30 중요기사

[학술][이달의 연구자] 안강호 교수, 드론으로 미세먼지 흐름 파악하다

나들이가 어려운 날이 많아지고 있다. 통계청은 지난 13일 2015년 이후 서울시 일평균 초미세먼지 농도가 76㎍/㎥를 넘는 빈도가 점차 증가하고 있다고 밝혔다. 정부는 석탄발전소 가동을 멈추고 계절 관리제를 시행하는 등 미세먼지 저감에 힘쓰고 있다. 이때 미세먼지의 움직임, 원인과 분포를 알아야 효과적인 대책을 세울 수 있다. 안강호 ERICA캠퍼스 기계공학과 교수는 드론으로 미세먼지 생성 원인을 파악하고자 한다. ▲안강호 ERICA캠퍼스 기계공학과 교수는 드론으로 미세먼지 생성 원인을 파악하고자 한다. 국제암연구소(IARC)에서 지난 2013년 10월 미세먼지를 1군 발암물질로 분류하면서 미세먼지에 관한 관심이 급증했다. 크기를 기준으로 미세먼지는 지름이 10μm보다 작은 미세먼지(PM10)와 지름이 2.5μm보다 작은 초미세먼지(PM2.5)로 나뉜다. 미세먼지는 톱다운(top-down)방식과 보텀업(bottom-up)방식을 통해 생성된다. 톱다운은 큰 물질에서 작은 물질로 변하는 과정이다. 바위에서 자갈로, 자갈에서 모래로 변하는 과정으로 보통 분자 단위까지 진행되지 않기 때문에 인체에 덜 유해하다. 반면 보텀업은 분자들이 화학반응을 일으키면서 크기가 커지는 방식이다. 초미세먼지로 분류되는 PM0.1~1 크기로 성장하기 때문에 폐 안까지 들어갈 수 있다. ▲ 28일 동안 미세먼지에 노출된 쥐의 림프 사진(왼쪽)과 그 후 90일 동안 깨끗한 공기를 마신 쥐의 림프 사진. (안강호 교수 제공) 폐는 배출 기능이 부족해서 폐에 침투한 미세먼지가 배출되기에는 오랜 시간이 걸린다. 실제로 안 교수는 쥐를 28일 동안 미세먼지에 노출한 뒤 90일 동안 깨끗한 공기를 마시게 하는 실험을 진행했다. 그 결과 90일이 지났음에도 불구하고 림프 안에서 미세먼지를 확인할 수 있었다. ▲안 교수가 제작한 계측장비(왼쪽)와 풍선에 장착한 초기 모델. (안강호 교수 제공) 안 교수는 시시각각 변하는 미세먼지의 흐름을 파악하고 효율적인 미세먼지 저감 정책에 도움을 주기 위해 이 연구를 시작했다. 기존 측정 장비는 규모가 커서 실험실에서만 사용할 수 있었다. 밖에서 표본을 채취해 실험실에서 표본을 연구하는 방식은 변화가 심한 대기환경을 파악하기 힘들다. 이뿐 아니다. 관측소 대부분이 지상에 위치해서 상공의 대기환경을 파악하기 힘든 문제가 있다. 안 교수는 문제를 해결하기 위해 계측장비를 소형화했고 고도에 따른 미세먼지 농도를 측정하기 위해서 장치를 풍선에 매달았다. 풍선 모델은 풍선을 잡아주고 데이터를 받아주는 사람 등 많은 인력이 필요했고 넓은 범위를 측정하기 힘든 단점이 있었다. 안 교수는 드론을 이용하여 단점을 극복했다. 드론은 미세먼지의 농도와 풍속, 풍향 정보를 수집할 수 있기 때문에 단위 시간당 미세먼지의 양을 확인할 수 있다. ▲항만 지역의 미세먼지를 측정하는 드론. (안강호 교수 제공) 안 교수는 평택 공업단지, 고속도로변, 항만 지역과 농촌지역에 드론을 띄울 계획이다. 공업단지와 자동차에서 발생하는 먼지뿐만 아니라 배와 축산업에서 발생하는 먼지도 무시할 수 없기 때문이다. 안 교수는 드론 추락 위험 우려에 “새로운 기술에 대해 어떤 이는 두려움을 가지고 어떤 이는 환상을 가지고 있다"며 "객관적인 시선으로 새로운 기술을 바라볼 필요가 있다”고 드론을 통한 미세먼지 측정의 필요성을 역설했다. 글/ 윤석현 기자 aladin@hanyang.ac.kr 사진/ 이현선 기자 qserakr@hanyang.ac.kr

2019-12 23

[학술]한창수 교수 창업 ‘헥사휴먼케어’, 무릎재활로봇 'KR20P' 출시

한양대 한창수(로봇공학과) 교수가 대표로 있는 헥사휴먼케어가 웨어러블 재활로봇 기술이 적용된 무릎재활로봇(HExo-Knee) 'KR20P'를 출시했다. 2008년 국내에 웨어러블 로봇을 처음 선보인 한 교수는 웨어러블 로봇 분야의 독보적인 권위자이다. KR20P는 기존 제품들이 환자가 병상이나 침상에 누워서 사용하는` 제품인데 반해 처음으로 앉아서 사용할 수 있도록 하여 독서나 TV 시청 등이 가능하다. 무릎관절 전용 재활기기로 사용자 다리 길이에 맞게 조절이 가능하고 다양한 훈련 모드를 지원한다. 특히 의료진들이 환자의 동작 범위(ROM:Range of Motion)를 측정하고 치료 프로토콜을 쉽게 설정할 수 있도록 하여 제품 가치를 극대화하고 있다. 식품의약품안전처로부터 의료기기 인증(18-4379호)을 받았으며, 관련 특허 3개를 등록했다. 또 KR20P는 CPM(Continuous Passive Motion) 기능을 착용형 로봇 메커니즘 및 제어기술로 구현한 새로운 형태의 재활로봇이다. 기존의 무릎보조기(Knee Orthotics)구조를 기반으로 외골격 로봇 기술 중 구동제어기술을 추가적으로 접목하여 기존보다 절반 이하의 무게로 경량화했다. 헥사휴먼케어 관계자는 "KR20P가 증가하는 무릎재활치료 환자에 대한 효율적인 치료에 도움을 제공하고 있으며, 지난 11월 24일에 개최한 대한정형외과의사회 추계학술대회에서 100여명을 대상으로 한 임상결과 발표와 함께 현장 시연을 통해 제품의 성능을 인정받았다"고 설명했다. 한편, 헥사휴먼케어는 한양대 로봇공학과에서 연구한 착용형 로봇기술을 바탕으로 재활치료용 로봇제품을 사업화하기 위해 한교수가 2016년에 설립한 연구실 창업회사다. 최근 기술력을 인정받아 기술보증기금, 비엔에이치인베스트먼트, 포스코기술투자, 마젤란기술투자 등 국내 4개 벤처캐피탈로부터 40억원 규모의 시리즈A 투자를 유치했다. ▲ 무릎재활로봇 KR20P

2019-12 19

[학술][알림] 의학연구지원센터, '인공지능 현황 및 최신 응용' 특강 개최

한양대학교 의학연구지원센터가 '인공지능 연구네트워크 특강' 시리즈의 4번째 강연회를 개최한다. 주제는 '인공지능 현황 및 최신 응용'이다. 행사는 2020년 1월 6일 오후 5시 30분부터 서울캠퍼스 계단강의동 4층 임우성 국제회의실에서 열리며, 한양대 공과대학 컴퓨터 소프트웨어학부 최용석 교수가 발표자로 나선다. 강의는 한양대 구리병원 백남회의실과 화상으로 연결될 예정이다. 한편 2019년 10월부터 한 해 동안 3번의 특강을 진행한 센터는 2020년에는 2월까지 총 4번의 특강을 개최할 예정이다. 1월 20일에는 카카오 클라우드 기술팀의 공용준 상무가 'Redefine The Hospital with kakao A.I SaaS'를 주제로, 2월 10일에는 네이버 Clova Platform Evangelist인 옥상훈 씨의 '네이버 클로바 A.I 기술 및 적용 사례 소개'를 주제로, 2월 24일에는 한양대 의학과 생리학교실의 김진혁 교수의 '게놈의 생물학적 기능의 새로운 모델에 기반한 암 유전자 발현 데이터의 분석'을 주제로 각각 진행된다. 이 인공지능 연구네트워크 특강 시리즈는 한양대 산학협력단 의학연구지원센터와 과학기술정보통신부(선도혁신형의사과학자공동연구사업), 한양대 의과대학, 한양대학교병원 의학연구원이 공동 주최한다.

2019-12 16 중요기사

[학술][이달의 연구자] 김종호 교수, 다기능성 나노 촉매 개발로 환경문제 해결의 길 열다

김종호 ERICA캠퍼스 재료화학공학과 교수는 다기능성 나노 촉매 PdO@WO₃(PdO on WO₃)와 해당 물질의 합성법을 개발했다. 기존 학계에 보고된 사례가 없는 PdO@WO₃는 광촉매뿐만 아니라 전기화학 촉매의 역할도 효과적으로 수행한다. ▲김종호 ERICA캠퍼스 재료화학공학과 교수는 광촉매/전기화학 촉매 기능을 하는 PdO@WO₃ 합성법과 해당 소재를 개발했다. 김 교수가 개발한 PdO@WO₃은 촉매 특성을 가진 PdO 나노 클러스터를 얇은 산화텅스텐(WO₃) 반도체 막에 도입한 형태다. 이렇게 개발한 나노소재는 빛에너지를 화학에너지로 변환시키는 광촉매 역할을 수행하며 탄소-탄소 결합반응을 효과적으로 촉진한다. 해당 소재는 음극 반응 중 하나인 산소 환원 반응을 활성화하는 전기화학 촉매 기능도 가지고 있다. PdO@WO₃는 여러 분야의 환경문제를 해결할 것으로 전망된다. 항암제를 비롯한 의약품을 만들 때 탄소-탄소 결합(두 벤젠 고리의 연결 등)이 필수적이다. 이때 팔라듐(Pd)의 광촉매 작용이 필요하다. 기존 방식은 용액에 팔라듐을 균일 혼합물로 섞어 화학반응을 유도하기 때문에 회수가 거의 불가능했다. 반면 김 교수가 개발한 소재를 이용할 경우 불균일 혼합물이 돼 온전한 회수가 가능하다. 회수된 나노 소재는 여러 번 재사용해도 촉매 활성을 유지했다. 팔라듐은 금보다 비싼 희귀광물 중 하나로, 나노 소재의 재사용 가능성이 의약품 단가를 크게 낮출 것으로 기대된다. 광물 채굴은 환경파괴의 한 종류로 팔라듐 소재의 재사용은 환경문제도 해소한다. 현재 전기 자동차에 사용되는 리튬이온 전지는 낮은 효율과 폭발 위험성을 가지고 있다. 이 때문에 차세대 배터리로 금속-공기 전지가 각광받고 있다. PdO@WO₃를 음극 전기화학 촉매로 사용해 만든 아연-공기 전지는 리튬이온 전지보다 에너지 밀도가 높고 폭발성은 없다. 해당 기술이 상용화된다면 내연 기관 자동차를 대체할 전기차 개발이 수월해질 것으로 기대된다. ▲a)PdO@WO₃ 나노 소재를 광촉매로 사용해 진행된 탄소-탄소 결합반응에 대한 모식도. b) PdO@ WO₃ 나노 소재를 전기화학촉매로 이용해 진행된 산소 환원 반응(ORR) 결과. (김종호 교수 제공) 이번 연구(논문명 'Ultrathin WO3 Nanosheets Converted from Metallic WS2 Sheets by Spontaneous Formation and Deposition of PdO Nanoclusters for Visible Light-Driven C-C Coupling Reactions')는 실험 실패를 통한 발견으로 이뤄졌다. 김 교수는 본래 도체성 WS₂ nano sheet로부터 반도체성 WS₂ nano sheet를 만드는 실험을 진행했지만, 의도와 다른 물질인 WO₃가 계속 생성됐다. 그는 해당 물질을 분석하고 여러 실험을 이어간 결과 다기능성 소재인 PdO@WO₃를 발견했다. 이후 김 교수는 합성 원리를 규명하고 촉매 소재로 응용해냈다. 김 교수는 “실패라고 생각했던 결과로부터 새로운 과학적 사실을 발견했다”며 “우리 학생들도 실패를 두려워하는 대신 그 속에서 새로운 배움을 발견하길 바란다”고 전했다. 이번 연구는 원래 의도한 실험의 실패로 1년, PdO@WO₃의 분석과 규명으로 2년이라는 긴 시간이 소요됐다. 김 교수의 연구실(클릭 시 이동)은 지속 가능하고 친환경적인 나노 촉매 소재 개발을 진행해오고 있다. 김 교수는 이번 연구를 통해 '다기능성 PdO@WO₃ 합성법 및 광촉매/전기화학촉매 응용 기술'에 대한 원천 특허를 확보했고 광촉매 연구를 학술지에 발표했다. 김 교수는 PdO@WO₃를 금속-공기 전지에 응용한 연구 결과를 국제 학술지에 투고할 예정이다. 글/ 김현섭 기자 swiken1@hanyang.ac.kr 사진/ 이현선 기자 qserakr@hanyang.ac.kr