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2019-08 13

[학술]좌용호 교수, 희토류 사용량 줄인 나노자석 개발

좌용호 재료화학공학과 교수팀은 기존의 하이브리드 자동차 등 차세대 기기에 대거 들어가는 희토류 영구 자석을 대체할 새로운 코어-쉘(core-shell) 섬유 구조를 띠는 나노 자석 기술을 개발했다. 이 기술을 쓰면 우리나라가 수입에 의존하는 희토류 사용량도 줄일 수 있다. 전기차에 탑재되는 모터 등 많은 전자 기기에는 영구 자석이 대거 쓰인다. 영구 자석은 자력선을 이용해 전기적 에너지를 기계적 에너지로 바꾼다. 이 영구자석을 만들려면 희토류가 필요한데 최근엔 자성이 큰 희토류에 상대적으로 자성이 작은 물질을 코팅한 뒤 시너지를 일으켜 자기력을 키우는 기술이 주목받고 있다. 좌 교수팀은 희토류계의 비교적 강한 자성을 띠는 나노섬유에 자성이 옅은 나노 두께의 철-코발트 코팅을 입히는 방법을 썼다. 이를 통해 기존 희토류계 영구자석 대비 자기 에너지 밀도를 146% 수준으로 끌어올렸다. 인력에 의해 서로 응집되는데다 고르게 도금하기 어려웠던 기존 구형 소재 대신 섬유형 구조체를 활용하는 한편 비(非)희토류계 도금층의 두께를 조절함으로써 자기적 특성을 향상시켜 고가의 희토류 사용량도 줄일 수 있다. 이번 연구의 성과는 미국화학회(Americal Chemical Society, ACS)가 발행하는 국제학술지 'ACS Applied Materials & Interfaces' 29·30호 표지논문으로 각각 7월 24일, 31일자에 게재됐다. ▲희토류 사용 대폭 줄이면서 더 강한 자성을 띠는 나노자석 제조 공정

2019-08 12 중요기사

[학술][이달의 연구자]이한승 교수, 오래가는 건축물을 위한 내구성 헬스 모니터링 기술을 개발하다

이한승 ERICA캠퍼스 건축학부 교수가 내구성 헬스(건정성) 모니터링(Durability Health Monitoring : DHM) 기술 센서를 개발했다. 내구성 헬스 모니터링 기술이 적용된 센서는 콘크리트 구조물의 손상 정도를 파악해 건설구조물의 수명을 획기적으로 늘릴 수 있고 세계 최초로 고체를 대상으로 한 염소 이온과 이산화탄소 측정계라는 점에서 혁신적이다. 이 교수는 건축물의 유지관리라는 관점을 중심으로 연구하고 있다. 과거 효율성 중심 건축 패러다임에서 벗어나 생애주기의 관점에서 오래 버티는 건축물이 인간에게 장기적으로 도움이 되리라 생각하기 때문이다. ▲ 이한승 ERICA캠퍼스 건축학부 교수가 기존 건축물의 수명을 획기적으로 연장할 수 있는 내구성 헬스(건정성) 모니터링(Durability Health Monitoring : DHM) 기술에 대해서 설명하고 있다. 이 교수는 염소이온과 이산화탄소의 콘크리트 내 침투를 실시간으로 확인할 필요성을 느꼈다. 이 둘은 콘크리트 내 매설된 철근을 녹슬게 하고 팽창시켜 구조물 수명을 다하게 만든다. 이 교수는 성균관대학교 김선국 신소재공학부 교수 연구팀과 함께 센서 개발 및 적용 실험을 통해 연구 개발에 성공했다. 측정 센서는 광파이버(빛을 이용해 정보를 전달하는 유리 섬유)를 이용한다. 센서에 염소 이온과 이산화탄소가 접촉하면 색이 변해 침투 정도를 확인할 수 있다. 센서를 콘크리트 구조물 안에 일정한 간격을 두고 설치해 구조물의 기능 저하 정도를 실시간으로 파악하고 적절하게 대응하면서 구조물의 수명을 연장할 수 있다. 사람의 신체 헬스 모니터링 기술과 원격진료의 원리를 건축물에 대입한 것이다. ▲ 이한승 건축학부 교수는 "이번 연구가 앞으로 인간의 생애주기에 있어 큰 도움을 줄 수 있는 건축물의 비전을 제공할 것"이라고 말했다. 이 교수는 ‘내구성 헬스 모니터링 기술’으로 인해 건설구조물에 대한 기존의 안전성의 개념을 넘어 내구성을 확보하고 오랜 기간 사용할 수 있는 건축물을 기대하고 있다. 끝으로 이 교수는 “이번 연구처럼 앞으로도 4차 산업혁명시대의 혁신기술을 적용해 혁신적인 연구성과를 내고 싶다“고 말했다. 글/ 손민서 기자 angelico008@hanyang.ac.kr 사진/ 이현선 기자 qserakr@hanyang.ac.kr

2019-08 05 중요기사

[학술][이달의 연구자] 김도환 교수, 유기반도체 겔(Gel)개발로 유기반도체 내구성 향상

영화 ‘아바타’의 등장인물들과 함께 하늘을 날고, 세계적인 축구 스타 리오넬 메시를 내 집 거실로 불러올 수 있는 시대다. 가상현실(VR)과 증강현실(AR)의 발전으로 불가능했던 일들이 우리 주변에서 일어나고 있다. 하지만 오랜 시간 VR·AR 기기를 착용하면 낮은 해상도로 인해 멀미와 어지럼증을 동반한다. 김도환 화학공학과 교수는 이를 해결할 수 있는 ‘유기반도체 겔(Gel)’을 개발했다. 유기반도체란 기존의 실리콘 반도체를 대체할 수 있는 유기화합물 기반의 차세대 반도체를 말한다. 최근 플렉서블 (휘어지거나 접어지는), 스트레쳐블(늘어나는) 전자기기 제작에 쓰여 많은 관심을 받고 있다. 하지만 물리적 충격에 약하고 용액공정 기반의 유기발광다이오드(OLED) 발광형 유기반도체를 연속적으로 가공할 수 없었다. 핵심적으로는 기존 실리콘 반도체 제작 과정인 포토리소그래피(Photolithography) 패턴 공정을 이용할 수 없었던 것. 김 교수 연구팀은 유기반도체가 전기적, 광학적, 기계적 성능을 유지하면서 기존 포토리소그래피 공정을 이용할 수 있는 방법을 알아냈다. ▲ 김도환 화학공학과 교수가 내구성이 우수한 ‘유기반도체 겔(Gel)’을 세계 최초로 개발했다. 김 교수는 유기반도체 겔(Gel) 소재변환 기술을 개발해 유기반도체의 내구성을 향상시킬 수 있는 구조체인 유기실리카 네트워크 간 ‘3차원 초밀도 엉킴구조’를 만들어냈다. 유기반도체 사슬과 유기실리카 사슬의 결합으로 내구성이 강한 겔 사슬을 제작한 것이다. 이 연구로 초고해상도 적층형 유기 전자소자를 제작한 김 교수 연구팀은 이어 고해상도 유기전자회로와 올레드 마이크로디스플레이 제작도 성공했다. 이번 연구 결과를 통해 VR·AR 기기 성능이 극적으로 향상될 것이라는 평을 받고 있다. 또한 빛을 흡수하는 수광형 겔은 고해상도 패턴 제작이 가능해 고해상도 이미지 센서 제작도 가능할 것으로 보인다. ▲ 김 교수 연구팀이 개발한 엉킴구조. 유기실리카 네트워크 간 ‘3차원 초밀도 엉킴구조’를 유도하는 소재 변환기술을 개발해 기존 유기반도체의 한계를 극복했다. (김도환 교수 제공) 김 교수는 연구를 시작하게 된 계기에 대해 “학생 연구원과 달걀의 비가역적(돌이킬 수 없는) 변성에 대해 논의하다 연구를 시작했다”고 말했다. “상온에서 달걀흰자는 물에 용해되지만, 열을 가해 하얗게 변하고 나면 액체화 되지 않는다”며 “열을 가해 분자가 얽히면서 네트워크가 구성되는 졸겔 법(Sol-gel process)을 반도체에 적용했다”고 설명했다. 이번 연구는 재료과학 분야 세계적인 학술지 ‘어드밴스트 머티리얼스(Advanced Materials)’ 7월호에 표지논문으로 게재됐으며, 관련 기술로 5건의 국내외 특허를 등록 및 출원한 상태다. ▲ 김도환 교수(왼쪽에서 두번째)와 이번 연구에 참여한 학생 연구원들이 함께 포즈를 취하고 있다. 글/ 김가은 기자 kate981212@hanyang.ac.kr 사진/ 김주은 기자 coram0deo@hanyang.ac.kr

2019-08 01 중요기사

[학술][우수 R&D] 성원모 교수, AI 기술 활용한 비전통유·가스 정(井) 생산성 향상

비전통(unconventional) 자원이란 기존 화석연료 채굴 방법이 아닌 새로운 기술로 채굴되는 자원을 말한다. 성원모 자원환경공학과 교수는 뉴멕시코 광산공과대학교(New Mexico Institute of Mining and Technology)와 협업해 ‘비전통유·가스 정(井) 기술’(시추를 통해 우물로 기름과 가스를 추출하는 기술)에 인공지능(AI)을 접목시키는 연구를 진행 중이다. 대표적인 비전통 자원인 셰일 가스 추출에 힘쓰고 있는 성 교수를 만나 직접 이야기를 들었다. ▲성원모 자원환경공학과 교수는 AI 기술을 접목해 비전통유·가스 정(井) 생산성을 향상시키는 연구를 하고 있다. 셰일 가스의 원료인 셰일은 진흙처럼 작은 입자로 이뤄진 암석으로, 케로젠(동식물의 사체가 원유로 변하기 전 단계)을 보유하고 있다. 유기물인 케로젠이 셰일 가스를 만드는 주된 역할을 한다. 성 교수는 비전통유·가스 정(井) 기술을 통해 셰일 가스를 추출할 수 있다고 말했다. “비전통유·가스 정(井) 기술 원리는 간단합니다. 땅에서 수직으로 2~3km를 파고 다시 셰일이 있는 곳에 수평으로 3km를 팝니다. 다음엔 셰일 주변에 균열을 내죠. 그러면 셰일에 흡착된 가스가 탈착되면서 균열을 통해 유〮가스 정(井)으로 나오게 됩니다.” ▲성원모 자원환경공학과 교수 연구실에 있는 셰일 표본이다. 셰일은 진흙처럼 작은 입자로 이뤄진 암석으로, 케로젠(동식물의 사체가 원유로 변하기 전 단계)을 보유하고 있다. ▲ 비전통유·가스 정(井) 기술과 전통 유〮가스 정(井) 기술 원리를 알려주는 그림이다. (성원모 자원환경공학과 교수 제공) 성 교수는 이 비전통유·가스정(井)의 생산성을 높이기 위해 AI 기술을 더했다. 성 교수는 “시추 시 땅속에 있는 암석 심도가 모두 다르기 때문에 목적지에 도달하기 힘들다”고 밝혔다. “암석이 무를 수도 있고 단단할 수도 있기 때문에 우물이 수직으로 가지 않고 엉뚱한 곳에 도달할 수 있어요. AI 기술을 활용한다면 암석의 종류, 심도, 가스를 모두 파악해 정확한 목적지까지 시추할 수 있습니다.” 더불어 시추에 걸리는 시간과 생산량도 미리 알 수 있어 효율성이 높아진다. 성 교수는 AI 기술을 통해 비전통유·가스정(井) 추출 비용이 몇천억 이상 줄어든다고 귀띔했다. 이번 연구는 지난 5월에 시작해 3년간 진행된다. 성 교수는 이미 미국을 한 차례 방문해 연구 시작을 알렸다. 협업 중인 뉴멕시코 광산공과대학교는 셰일 가스가 있는 현장과 셰일 가스 정(井)을 보유한 회사를 섭외했다. ▲성원모 자원환경공학과 교수는 “비전통유·가스 정(井)에 접목하는 AI 기술 개발을 활발히 해서 미래 가스 자원을 확보하는 데 이바지하고 싶다”고 밝혔다. 본래 셰일 가스는 추출 불가능한 천연가스였으나 비전통유·가스 정(井) 기술이 개발되면서 2000년대부터 떠오르는 천연자원이 됐다. 셰일은 지층에 고르게 퍼져있기 때문에 가스 매장층(Gas Reservoir) 찾기가 관건인 전통 유〮가스 정(井) 기술에 비해 추출이 쉽고, 시추 1000m당 1000억 원 이상이 드는 해상 가스보다 비용이 저렴하기 때문이다. 성 교수는 “2050년쯤에는 가스 에너지 소비 비중이 높아질 것”이라고 말했다. “비전통유·가스정(井)에 접목하는 AI 기술 개발 및 참여를 활발히 해서 미래 가스 자원을 확보하는 데 힘이 되고 싶습니다.” 글/ 옥유경 기자 halo1003@hanyang.ac.kr 사진/ 이현선 기자 qserakr@hanyang.ac.kr

2019-07 26

[학술]노영균 교수, ‘급성 관상동맥 증후군’ 예측모델 개발 참여

▲노영균 교수 한양대 노영균 컴퓨터소프트웨어학부 교수와 을지대 을지병원 심장내과 박지영 교수, 고대 구로병원 심혈관센터 나승운 교수, 고려대 보건대학교 최병걸 교수가 공동으로 돌연사의 주요 원인으로 꼽히는 급성 관상동맥 증후군을 환자의 응급실과 외래 진료기록만으로도 예측할 수 있는 모델을 개발했다. 급성 관상동맥 증후군(Acute coronary syndrome)은 심장에 혈액을 공급하는 관상동맥 안쪽에 자리한 경화반(단단한 섬유성 막)이 파열되면서 발생한다. 이때 혈전으로 인해 출혈이 일어나면서 혈관 내부의 지름이 급격하게 좁아지거나 갑자기 막히면서 심근의 허혈 및 괴사를 일으킨다. 대표적인 치료방법은 막힌 혈관을 풍선 확장술과 스텐트(금속 그물망) 삽입으로 영구적으로 확장하는 관상동맥 중재 시술이 있다. 무엇보다 급성 관상동맥 증후군은 의료진의 신속한 진단과 치료가 중요하다. 응급실 등 병원 방문 전 발생한 경우, 평소 흉통이 있으나 병원에 방문하지 않는 경우, 응급실이나 외래에서 의사의 급성 관상동맥 증후군 진단이 늦어지는 diagnostic dilemma(진단상의 딜레마) 경우처럼 치료가 지연될수록 환자의 상태가 급격히 나빠질 수 있기 때문이다. 공동연구팀은 이러한 기계학습 알고리즘을 적용해 전자의무기록(EMR) 자료를 비교 분석했다. EMR 자료로부터 추출한 유병 질환, 검사결과, 투약 정보 등 20가지 환자 정보를 변수로 급성 관상동맥 증후군 환자 2,344명과 급성 관상동맥 증후군이 아닌 급성 흉통 환자 3,538명을 비교 분석했다. 그 결과 환자의 응급실과 외래 진료기록만으로도 급성 관상동맥 증후군 의심환자를 85% 이상 예측할 수 있었다. 급성 관상동맥 증후군이 아닌 환자는 97%까지 예측 가능했다. 한편 이번 논문 ‘A Machin Learning-Based Approach for the Prediction of Acute Coronary Syndrome Requiring Revascularization(관상동맥 재관류가 필요한 급성 관상동맥증후군 예측을 위한 기계학습 기반 접근법)’은 SCI급 국제학술지 Journal of Medical Systems 6월 온라인판에 게재됐다.

2019-07 22 중요기사

[학술][이달의연구자] 이상욱 교수, 컴퓨터 시뮬레이션으로 신재생에너지 세계를 열다

‘촉매’가 다시 한번 주목받고 있다. 최근 촉매 기술이 수소에너지 생산, 고효율 연료전지 및 에너지저장장치(ESS) 개발 등 신재생에너지 분야에 핵심 역할을 하면서다. 보통 화학 공정에서는 철이나 알루미늄, 구리, 니켈 등 저가 금속을 촉매로 사용해도 대량생산에 필요한 효율을 얻을 수 있다. 하지만 신재생에너지 분야는 다르다. 신생 기술이다 보니 관련 연구가 충분히 이뤄지지 않아 고가 금속을 사용해야 한다. 이상욱 화학분자공학과 교수는 값비싼 희토류 대신 탄소 등 비금속 물질을 촉매로 사용할 수 있도록 돕는 컴퓨터 시뮬레이션 방법론을 개발했다. 화학반응에서 자신은 소모되지 않으면서 반응 속도를 더 빠르게 혹은 느리게 조절하는 물질을 촉매라 한다. 마치 터널처럼 높은 산을 이전보다 단시간에 통과할 수 있게 하는 역할이다. 이전에는 합성수지, 포장재, 자동차 내외장재 등을 만드는 데 쓰였지만 현재는 신재생에너지 개발에 쓰이고 있다. 하지만 재료비로 인한 경제적 부담이 만만치 않다. 수소에너지를 예시로 물을 전기 분해하기 위해 촉매로써 백금을 사용해야 하는데 그 값만 약 40억~50억 원이 들어간다. 따라서 값싼 촉매 개발에 무엇보다 중요하다. ▲ 이상욱 화학분자공학과 교수가 값비싼 희토류 대신 탄소 등 비금속 물질을 촉매로 사용할 수 있도록 돕는 컴퓨터 시뮬레이션 방법론의 필요성에 대해 설명하고 있다. 촉매 소재 개발을 위해서는 촉매 표면에 주목해야 한다. 현재 이론적으로 알려진 촉매 반응 메커니즘은 엘레이 리디얼 반응(ER, Eley-Rideal Reaction)과 랭뮤어 힌쉘우드 반응(LH, Langmuir-Hinshelwood Reaction) 두 가지로 구분된다. 기존 연구개발은 에디슨식 접근으로 각각의 물질을 하나씩 모두 실험해보고, 그중 되는 하나를 찾느라 비효율적이었다. 이 교수는 인실리코(In Silico) 방식을 사용해 컴퓨터 시뮬레이션 작업으로 많은 물질의 특성을 동시에 해석했다. 양자역학/분자 동역학 기반의 전산 작업을 통해 전자 재료 소재, 에너지 소재, 나노 소재의 물리 화학적 성질을 알아낸 것이다. 이는 전자, 원자 수준에서 구조와 물리적 성질 사이의 상관관계를 해석했다는 점에서 의미가 깊다. ▲ 이상욱 교수가 개발한 컴퓨터 시뮬레이션 방법론 OPNS(One probe & NEGF surface)을 통해 촉매 표면에서 나타나는 두가지 반응인 엘레이 리디얼 반응(ER, Eley-Rideal Reaction)과 랭뮤어 힌쉘우드 반응(LH, Langmuir-Hinshelwood Reaction)을 구분할 수 있다. (이상욱 교수 제공) 이 교수는 컴퓨터 시뮬레이션을 연구에 적용하게 된 계기에 대해 “그래피틱 카본 나이트라이드(graphitic carbon nitride) 소재를 해석을 요청받아 연구하던 중 보편적으로 사용되는 에디슨식 접근 방법이 문제가 많다는 것을 깨달았다”며 “화학반응은 반드시 전자의 흐름을 명확하게 고려해야 하는데, 기존의 방법으로는 소 뒷걸음질 치다가 쥐 잡은 격으로밖에 연구하지 못했다”고 밝혔다. 때문에 이번 연구도 고성능컴퓨팅(HPC) 서버로 컴퓨터 시뮬레이션으로 자연현상에서 벌어지는 원자, 전자 운동 수식을 풀었다고 밝혔다. 이 교수는 “기존의 실험적인 연구 방법만으로는 전쟁터에 칼 한 자루만 들고 나가는 것”이라며 “기존의 실험적인 방법과 컴퓨터 시뮬레이션 방법 두 가지가 동시에 선행되어야 방패도 가지고 나가는 것”이라고 말했다. ▲ 이상욱 교수가 이번 연구에 사용된 고성능컴퓨팅(HPC) 서버를 가리키며 “1000개가 넘는 코어를 통해 컴퓨터 시뮬레이션 작업이 이루어지고 있다”고 말했다. 글/ 김가은 기자 kate981212@hanyang.ac.kr 사진/ 이현선 기자 qserakr@hanyang.ac.kr

2019-07 18

[학술]윤채옥 교수팀-GC녹십자랩셀, ‘NK세포치료제’ 췌장암 치료효과 확인

▲윤채옥 교수 윤채옥 생명공학과 교수팀과 GC녹십자랩셀(대표 박대우)은 공동연구를 통해 자연살해(NK, Natural Killer)세포를 증식해주는 약물의 췌장암 치료 가능성을 확인했다. 동종 NK세포치료제 ‘MG4101’의 췌장암 항암 효과를 확인한 비임상 연구결과가 SCI급 국제학술지인 ‘Cancers’ 최신호에 게재됐다. NK세포는 우리 몸에서 암세포나 비정상세포를 파괴하는 선천면역세포로, ‘MG4101’은 건강한 타인의 혈액에서 NK세포를 분리해 증식·배양한 세포치료제다. GC녹십자랩셀은 현재 간암 및 혈액암을 적응증으로 이 치료제의 임상 2상을 진행 중이며, 전세계적으로 가장 상용화에 근접해있다고 평가 받고 있다. 췌장암 동물모델을 이용해 ‘MG4101’의 항종양 효능을 평가한 결과, 표준 항암치료제(젬시타빈) 대비 높은 종양억제율을 보이는 것이 확인됐다. 췌장암의 경우 세포외기질(세포를 보호하고 지지해주는 외막)의 축적으로 기존 치료제의 종양 내 침투의 제한이 있었으나, ‘MG4101’은 효율적으로 종양 내 침투되어 세포사멸 및 면역억제인자의 감소 등을 통해 빠르게 종양을 제거하는 것으로 나타났다. 한편, GC녹십자랩셀은 대량생산 및 세포 동결 기술 등 NK세포치료제 분야에서 독보적인 기술력을 꾸준히 확보하고 있으며, 이를 통한 CAR-NK유전자치료제 등 차세대 세포치료제 개발에도 박차를 가하고 있다.

2019-07 15 중요기사

[학술][우수 R&D] 김태곤·박진구 교수, 한국-벨기에 글로벌 인재양성 사업 담당해

김태곤 스마트융합공학부 교수(실무 담당)가 박진구 재료화학공학과 교수(총괄 책임)와 함께 ‘한국-벨기에 미래 혁신성장을 위한 글로벌 전문가 양성 1차’ 사업을 맡았다. 이 프로그램은 한국산업기술진흥원에서 지원하는 혁신성장 글로벌 인재 양성 사업이다. 그 중 한양대학교는 지능형 반도체, 3D 프린팅, 로봇 분야에 선정됐다. 지능형 반도체 분야 파견 학생들은 벨기에에 있는 반도체 연구소 아이멕(IMEC), 3D 프린팅과 로봇 분야 파견 학생들은 루벤 가톨릭대학교(KU Leuven)에서 인턴십 및 연구를 진행할 수 있다. ▲ 김태곤 스마트융합공학부 교수가‘한국-벨기에 미래 혁신성장을 위한 글로벌 전문가 양성 1차’ 사업에 대해 설명하고 있다. 김 교수는 이번 사업을 적극 추진했다. 이미 아이멕과 인연이 있기 때문이다. “아이멕에서 10년 넘게 근무했어요. 아이멕은 세계적인 반도체 종합 연구소입니다. 인프라도 좋고 배울 게 많은 곳이기 때문에 이번 해외 파견이 학생들에게는 가치 있는 경험이 될 겁니다.” ▲‘한국-벨기에 미래 혁신성장을 위한 글로벌 전문가 양성 1차’ 사업 모집 공고 포스터. 김 교수는 참여 인원이 아직은 채워지지 않아 여전히 모집 중이라고 밝혔다. (김태곤 교수 제공) 연구 기간은 최소 6개월, 최대 1년으로 연구 주제마다 상이하다. 참여 인원으로 석사, 박사 과정의 대학원생 26명을 뽑는다. 김 교수는 “올해 파견 가는 13명을 모집하는 중”이라고 밝혔다. “학생이 다 모이지 않아서 기한은 인원이 찰 때까지예요. 내년에 파견 가는 13명의 학생은 오는 10월에 모집 예정입니다.” 김 교수는 “지원 요건과 맞지 않더라도 해당 역량을 쌓고 싶은 학생이 있다면 상담 후 지원 가능하다”고 전했다. 이번 사업 지원금은 상당하다. 항공료, 월급 등을 지원해 벨기에에서 생활하는 데 무리가 없을 정도라고. 또한 26명의 파견 학생 중 2명의 학생은 면접을 통해 원자 현미경과 나노계측기기를 개발하는 ㈜파크시스템스에 취직할 수 있다. 김 교수는 사업 참여 학생들을 “㈜파크시스템스와 같은 중견기업의 중간 관리자로 양성하고 싶다”고 말했다. 반도체, 3D프린팅, 로봇과 같은 차세대 기술은 자율적인 업무 환경이 조성된 강소(强小)기업에서 연구할 시 지속적으로 발전할 수 있기 때문이다. 김 교수는 이번 사업을 성공적으로 마쳐 ‘한국-벨기에 미래 혁신성장을 위한 글로벌 전문가 양성 2차’ 사업도 추진하고 싶다는 의사를 밝혔다. “2차 사업 때는 학생들이 취업할 수 있는 기업을 더 많이 유치하고 싶어요. 그게 본 사업이 이뤄내야 할 목표라고 생각합니다.” 글/ 옥유경 기자 halo1003@hanyang.ac.kr 사진/ 김주은 기자 coram0deo@hanyang.ac.kr

2019-07 12

[학술]김선정 교수, 인체근육보다 최대 40배 힘 내는 인공근육 개발

▲김선정 교수 한양대 김선정 생체공학과 교수팀은 레이 바우만(Baughman) 미국 텍사스대 교수 및 다국적 연구팀과 함께 인체근육보다 최대 40배의 힘을 내는 새로운 ‘외피구동(sheath-run)’ 인공근육을 개발했다. 이번 연구로 새롭게 개발한 인공근육은 재료 가격이 상대적으로 저렴해 향후 상업적으로도 이용할 수 있다는 평가가 나온다. 해당 연구결과는 과학 분야 세계 최고 권위지인 「사이언스(Science)」에 게재돼 7월 12일 출간됐다. 김 교수가 포함된 다국적 연구팀은 지난 15년간의 연구에서 탄소나노튜브 기반의 인공근육을 연구해왔다. 하지만 탄소나노튜브 실의 가격이 매우 비싸 상업적인 이용이 힘들었다. 이에 반해 이번에 개발된 외피구동 인공근육은 기존 인공근육보다 9배 더 높은 성능을 가지며 기존 인공근육의 한계로 대두됐던 경제적인 문제를 해결했다. 기존 생산 가격이 높아 상업화에 어려웠던 탄소나노튜브에서 벗어나 나일론 및 실크 등의 상업용 실을 이용함으로써 재료 가격이 상대적으로 저렴해 향후 상업적으로도 이용 가치가 크다. 예를 들어, 저렴한 실을 이용해 경제적인 인공근육을 제작할 수 있으며, 웨어러블 시스템과 같은 지능형 구조에 적합한 실로 인공근육을 제작할 수도 있다. 이번 논문의 공저자인 김 교수팀은 포도당 농도가 증가함에 따라 구동하는 인공근육의 개발에 공헌해 인공근육의 바이오 분야 응용 가능성도 열었다. 김 교수팀은 이번 연구에서 포도당(glucose)에 반응하는 하이드로겔(hydrogel)을 개발해 이를 외피구동인공근육에 적용했다. 외피로 이용된 합성 하이드로겔은 주변 포도당과 결합해 부피가 변화되고, 이는 인공근육의 구동력으로 전환돼 포도당 농도에 반응했다. 이렇게 개발된 외피구동 인공근육은 생체 내 혈당농도에 따른 약물방출 시스템에 응용 가능하다. 한편 과학기술정보통신부 한국연구재단이 시행하는 리더연구지원사업(자가에너지구동연구단)이 이번 연구를 지원했다. ▲외피구동 인공근육의 제조 - 왼쪽 사진은 비틀림 형태 탄소나노튜브 실의 길이방향 표면 (왼쪽 상단사진은 실의 단면) - 가운데 사진은 비틀림 형태 탄소나노튜브 실의 표면에 고분자가 코팅된 외피구동 인공근육 제조과정 (가운데 상단 사진은 외피인공근육의 단면, 그린색은 고분자 외피) - 오른쪽 사진은 코일 형태의 외피구동 인공근육 ▲ 12일 인공근육 논문이 게재된 국제학술지 ‘사이언스’(Science)표지 (Ken Richardson 제공)

2019-07 11

[학술]김도환 교수, 'VR·AR' 기기의 극적 성능향상 길 열어

한양대 김도환 화학공학과 교수팀은 내구성이 우수한 ‘유기반도체 겔(Gel)’을 세계 최초로 개발했다고, 한양대가 7월 11일 밝혔다. 또한, 김 교수팀은 이를 활용해 고해상도 유기전자회로와 올레드(OLED) 마이크로디스플레이 제작에도 성공했다. 해당 기술이 상용화될 경우 낮은 해상도로 인해 사용자에게 멀미와 어지러움을 유발했던 가상‧증강현실(VR‧AR) 기기의 성능이 크게 개선될 것으로 기대된다. ▲가상/증강현실 구현을 위한 고내성 유기반도체 겔 기반 초고해상도 OLED 마이크로디스플레이 모식도 유기반도체는 저온에서 용액공정이 가능한 차세대 반도체로 플렉서블‧스트레쳐블 전자기기 등에서 각광을 받고 있다. 하지만 실리콘 반도체와 달리 물리적 충격에 약하고 유기용매에서 불안정해 연속적인 용액공정 및 기존 포토리소그라피 패턴 공정을 이용하기 어려운 한계점을 가지고 있다. 이런 한계를 극복하고자 김 교수팀은 유기반도체와 실리카네트워크 간의 ‘3차원 초밀도 엉킴구조’를 유도하는 소재변환기술을 통해 내구성이 뛰어난 유기반도체 겔을 세계 최초로 개발했다. 이를 통해 기존 유기반도체의 한계를 극복하고 연속적인 용액공정과 포토리소그라피 공정을 동시에 적용시켜 초고해상도 적층형 유기전자소자를 제작했다. 김 교수팀이 개발한 소재변환기술은 향후 다양한 유기반도체에 적용할 수 있다는 점에서 학술적으로도 큰 의미를 가진다. 김 교수는 “이번에 개발된 유기반도체 겔 변환기술은 연속적 용액공정 및 상용화된 반도체 공정을 유기반도체에 직접 적용해 차세대 OLED 마이크로디스플레이 및 뉴로모픽 유기전자회로 등 초고해상 유기전자소자를 구현할 수 있다는 점에서 임팩트가 매우 클 것으로 기대된다”고 말했다. 이번 연구는 삼성전자 미래기술육성센터의 삼성미래기술육성사업 지원으로 숭실대 이호진, 서강대 강문성 교수팀과 함께 수행됐다. 연구결과는 재료과학 분야 세계적인 학술지 「Advanced Materials」 7월호에 표지논문으로 게재됐으며, 관련 기술로 5건의 국내외 특허를 등록 및 출원한 상태다.