KAIST는 KAIST-한화솔루션 미래기술연구소가 한화솔루션과 10년간 추진한 장기 산학협력 연구를 통해 총 34건의 특허를 출원하며 에너지 효율·친환경·고부가가치 중심의 차세대 석유화학 원천기술 경쟁력을 확보했다고 23일 밝혔다. 이번 협력은 국내 석유화학 기업이 KAIST와 공동으로 설립한 최초의 장기 연구소 모델로, 기술 자립과 산업 경쟁력 강화를 동시에 이끈 사례로 평가된다. KAIST와 한화솔루션은 2015년 11월 미래기술 개발을 위한 업무협약을 체결하고, 단기 성과 위주의 산학협력을 넘어 중장기 산업 전략과 연계된 원천기술 확보를 목표로 협력을 이어왔다. 이 협약을 기반으로 2016년 설립된 KAIST-한화솔루션 미래기술연구소는 2025년까지 10년간 안정적인 장기 연구 체계 속에서 차세대 석유화학 물질 원천기술, 에너지 저감형 고순도 정제 공정, 이산화탄소 포집 및 수소 발생 촉매, 바이오 기반 원료 제조 등 산업 전반에 적용 가능한 핵심 기술군을 집중적으로 연구했다. 그 결과 연구소는 총 34건의 특허를 출원하며 상용화 가능성과 기술 확장성을 갖춘 원천기술을 다수 확보했다. 이러한 성과는 에너지 비용 절감, 탄소 저감, 친환경 전환 등 글로벌
기존 알츠하이머병 치료법은 아밀로이드 베타나 활성 산소종 등 한 가지 원인만을 겨냥해 왔다. 그러나 알츠하이머병은 여러 원인이 동시에 작용하는 질환으로, 이러한 접근에는 한계가 있었다. 이에 대해 KAIST 연구진이 약물 후보 성분의 구성은 그대로 유지한 채 분자 구조의 배치만 바꿔 알츠하이머병을 악화시키는 여러 원인을 동시에 조절할 수 있는 새로운 전략을 제시했다. KAIST 화학과 임미희 교수 연구팀은 전남대학교 화학과 김민근 교수, 한국생명공학연구원 국가바이오인프라사업본부 이철호 박사, 실험동물자원센터 김경심 박사와의 공동 연구를 통해, 동일한 분자라도 구조의 배치 차이, 즉 위치 이성질체에 따라 알츠하이머병에 작용하는 방식이 달라질 수 있음을 분자 수준에서 규명했다고 22일 밝혔다. 연구팀은 사람의 치매 유전자를 지닌 알츠하이머 마우스 모델(APP/PS1)을 이용한 실험을 통해, 해당 화합물이 실제 생체 내에서도 효과를 보인다는 사실을 확인했다. 알츠하이머병은 하나의 원인으로 발생하지 않는다. 뇌에 쌓이는 아밀로이드 베타, 금속 이온, 활성 산소종 등 여러 물질이 서로 영향을 주며 병을 악화시킨다. 특히 금속 이온은 아밀로이드 베타와 결합해 독성을 키
가시광선부터 근적외선까지의 빛을 전기 신호로 바꾸는 유연 광센서가 새롭게 개발됐다. 가시광선으로 사물의 색을 보고 근적외선으로는 내부 조직, 재질 등을 동시에 감지할 수 있는 기술 개발에 도움이 될 것으로 기대된다. UNIST 에너지화학공학과 양창덕 교수팀은 근적외선 영역에서도 감지 효율이 뛰어나고 정확도가 높은 ‘페로브스카이트와 유기 반도체 이종접합 광센서’를 개발했다고 22일 밝혔다. 광센서는 빛을 전기 신호로 바꿔 전자기기가 이를 처리할 수 있게 해주는 장치다. 낮과 밤에 따라 밝기가 자동으로 조절되는 휴대폰 화면, 정맥 인식 보안 시스템 등에도 광센서가 들어간다. 연구팀이 개발한 광센서는 감지할 수 있는 빛의 파장 대역이 넓다. 눈에 보이는 가시광선부터 눈에 보이지 않는 근적외선 영역까지 감지할 수 있다. 가시광선 대역을 주로 감지하는 페로브스카이트와 근적외선 영역을 감지하는 유기 반도체가 결합한 이종접합 구조이기 때문이다. 일반적으로 이종접합 구조는 근적외선에서 감지 효율과 정확도가 급격히 떨어지는 문제가 있는데, 연구팀은 유기 반도체 내부 분자 구조 설계를 통해 이를 해결했다. 유기 반도체의 수용체 분자(Y계열 비풀러렌 수용체) 곁가지에 붙어 있는
광주과학기술원(GIST)은 화학과 임현섭 교수 연구팀이 차세대 반도체 소재가 제대로 합성됐는지를 시료를 전혀 손상시키지 않고도 정확히 판별할 수 있는 비파괴 분석 기술을 개발했다고 밝혔다. 현재 반도체 산업의 주력 소재인 실리콘(Si)은 소자 미세화가 진행될수록 성능과 효율을 유지하기 어려워지고, 전력 소모 증가 등 물리적 한계에 직면해 있다. 이에 따라 원자 한 층 두께에서도 우수한 전기적·광학적 특성을 구현할 수 있는 이차원 반도체 소재가 포스트 실리콘(Post-Silicon) 시대의 핵심 대안으로 주목받고 있다. 이 가운데 이황화몰리브덴(MoS₂)은 종이 한 장보다 훨씬 얇은 원자 한 층 두께의 초박막 구조를 지닌 대표적인 이차원 반도체 물질이다. 그러나 이를 실제 반도체 칩으로 활용하기 위해서는 대면적으로 합성하더라도 모든 원자가 한 방향으로 정렬된 완벽한 단결정 상태를 유지하는 것이 중요하다. 문제는 합성된 시료가 겉보기에는 단결정처럼 보여도, 실제로는 원자 배열이 180도 뒤집힌 결정 영역이 섞여 있는 경우가 빈번하다는 점이다. 이러한 결정들이 공존하면 경계면에서 전자의 흐름이 방해받아 반도체 성능이 급격히 저하되고 소자의 신뢰성도 떨어진다. 따라
이산화탄소를 별도의 분리 공정 없이 한 번에 포집하고 화학물질로 전환하는 기술이 개발됐다. 한국에너지공과대학교(KENTECH, 이하 켄텍)는 22일 배기가스 등 희석된 저농도 이산화탄소 조건에서도 하나의 전극 구조 안에서 포집과 전환을 수행하는 전기화학 전극 시스템을 개발했다고 밝혔다. 산업 현장에서 배출되는 이산화탄소는 질소와 산소 등과 섞인 희석된 형태로 존재해 효율적인 포집과 전환에 한계가 있었지만, 새로운 기술을 통해 탄소 저감 효과를 높일 수 있을 것으로 기대된다. 켄텍 에너지공학부 최원용·오명환 교수 연구팀은 이산화탄소 포집과 전기화학적 전환이 하나의 전극 내부에서 연속적으로 일어나도록 전극 구조를 설계했다. 이산화탄소를 선택적으로 포집하는 다공성 탄소층, 이산화탄소를 개미산(formic acid)으로 전환하는 주석 산화물 촉매층, 기체 확산과 전자 전달을 담당하는 탄소 종이층으로 구성된다. 이를 통해 이산화탄소 분리와 화학 전환이 하나의 전극에서 연속적으로 일어나도록 설계됐다. 개미산은 액체 형태로 저장과 취급이 비교적 용이한 물질로, 이산화탄소를 보다 활용 가능한 화학물질로 전환할 수 있다. 실험 결과 해당 전극은 이산화탄소 15%, 산소 8%
그래핀과 같은 2차원 물질을 단순히 쌓아 올리는 것만으로 전기를 거의 쓰지 않는 새로운 메모리 원리가 확인됐다. 기존 강유전 물질의 한계를 넘는 방식으로, 초저전력 전자 소자와 미래형 양자 컴퓨터 부품 개발로의 활용 가능성이 주목된다. DGIST는 화학물리학과 김영욱 교수 연구팀이 KAIST 조길영 교수 연구팀과의 공동연구를 통해, 그래핀과 같은 매우 얇은 물질을 샌드위치처럼 겹쳐 전기로 정보를 쓰고 지울 수 있는 새로운 메모리 원리를 발견했다고 밝혔다. 스마트폰과 컴퓨터가 점점 더 얇고 가벼워지기 위해서는 내부 반도체 부품의 두께 역시 획기적으로 줄어들어야 한다. 그러나 기존 정보를 저장하는 강유전 물질은 두께가 얇아질수록 성능이 급격히 저하되거나 복잡한 공정이 필요하다는 한계를 지니고 있다. 이로 인해 기존 강유전 물질을 사용하지 않고도 초박막 소재에서 메모리 성질을 구현할 수 있는 새로운 접근법이 요구돼 왔다. 연구팀은 강유전성이 전혀 없는 소재들을 결합해 인공적으로 강유전성을 만들어내는 방식으로 이 문제에 접근했다. 꿈의 신소재로 불리는 그래핀과 α-RuCl₃ 사이에 매우 얇은 절연체인 hBN을 샌드위치처럼 끼워 넣는 구조를 구현한 것이다. 이 적층
촉매는 수소를 만들고 전기를 생산하는 과정을 좌우하는 수소 에너지의 핵심 요소다. 기존 촉매는 제조가 쉬운 알갱이 형태가 주를 이뤘지만, 귀금속을 비효율적으로 사용하고 장시간 운전 시 성능이 저하되는 한계가 있었다. 이러한 가운데 KAIST 연구진이 촉매 재료가 아닌 구조 자체를 바꾸는 방식으로 수소 생산과 연료전지 성능을 동시에 향상시키는 기술을 개발했다. KAIST는 신소재공학과 조은애 교수 연구팀이 값비싼 귀금속 촉매 사용량을 대폭 줄이면서도 수소 생산과 연료전지 성능을 함께 끌어올릴 수 있는 새로운 촉매 구조를 개발했다고 21일 밝혔다. 이번 연구의 핵심은 머리카락 두께의 수만 분의 1 수준인 초박막 나노시트 구조를 도입해, 기존 촉매의 효율과 내구성 한계를 동시에 극복한 데 있다. 수전해 장치와 연료전지는 수소 에너지의 생산과 활용을 담당하는 핵심 기술이지만, 촉매로 사용되는 이리듐과 백금이 희귀하고 고가라는 점이 상용화의 가장 큰 걸림돌로 지적돼 왔다. 기존 촉매는 작은 입자 형태로 제작돼 실제 반응에 참여하는 면적이 제한적이었고, 장시간 사용 시 성능 저하도 불가피했다. 연구팀은 알갱이처럼 뭉쳐 있던 촉매를 종이처럼 얇고 넓게 펼친 초박막 나노시
전기가오리는 얇은 전기 세포를 여러 개 쌓아 올려 수백 볼트의 고전압 전기를 만든다. 이러한 생체 원리를 모방해 고전압을 낼 수 있는 새로운 발전 기술이 개발됐다. UNIST는 에너지화학공학과 고현협 교수팀이 스스로 전기를 생성하는 두께 0.2밀리미터의 얇은 전기셀을 개발하고, 이를 적층해 100V의 전압을 구현하는 데 성공했다고 21일 밝혔다. 전기가오리는 전기 세포 하나당 약 0.1V의 전압만을 만들 수 있지만, 세포를 직렬로 쌓는 방식으로 100~200V에 이르는 고전압을 생성한다. 이는 각 전기 세포가 동전의 앞뒷면처럼 서로 다른 전하 분포(+,-)를 지녀, 차곡차곡 쌓으면 건전지를 직렬로 연결한 것과 같은 효과를 내기 때문이다. 연구팀은 이러한 구조를 모방해 자극 없이도 전기를 생성할 수 있는 0.2밀리미터 두께의 전기셀을 구현했다. 이 전기셀은 양전하(+) 고분자 박막과 음전하(-) 고분자 박막이 맞닿은 이종 접합 이중층 구조로, 두 박막층이 만나 형성된 전기장이 각 박막 내부의 양이온과 음이온을 계면에 집중시키는 원리를 활용한다. 이온들이 경계면에서 대치하며 생체 세포막의 막전위와 유사한 전압이 발생한다. 막전위는 세포막 안팎에서 양이온과 음이온
전류가 손실 없이 흐르는 초전도 현상을 비롯한 물질 내부 양자현상의 핵심은 전자들이 언제 함께 움직이고, 언제 흩어지는지에 있다. KAIST 연구진이 전자들이 질서를 만들고 깨뜨리는 순간을 직접 ‘눈으로’ 확인하는 데 성공했다. KAIST는 물리학과 양용수·이성빈·양희준·김용관 교수팀이 스탠퍼드대학교와 국제 공동연구를 통해, 양자물질 내부에서 전하밀도파(Charge Density Wave)가 형성되고 사라지는 과정을 공간적으로 시각화하는 데 세계 최초로 성공했다고 20일 밝혔다. 초전도 상태는 에너지 손실 없이 전류가 100% 흐르는 상태로, 아주 낮은 온도에서 특정 물질에서만 나타난다. 음전하를 띠는 전자들은 일반적인 환경에서는 서로 밀어내지만, 초전도 상태에서는 둘씩 짝을 이뤄 움직이는 것으로 알려져 있다. 이러한 특성은 MRI 검사 장비와 자기부상열차 등에 이미 활용되고 있다. 이처럼 전하들이 강하게 얽혀 만들어내는 특별한 양자상태는 양자컴퓨터와 같은 차세대 양자기술의 기반이 된다. 초전도 현상을 비롯한 극저온 양자현상을 양자기술에 활용하기 위해서는 물질 속 전자들을 원하는 대로 정밀하게 제어하는 기술이 필수적이다. 그러나 극저온 환경에서 전자들이 만들
광주과학기술원은 화학과 박찬호 교수와 환경·에너지공학과 문승현 초빙석학교수, 포스코홀딩스 김재훈 박사 공동 연구팀이 동결건조 과일처럼 내부에 구멍이 많은 다공성 구조를 연료전지 전극 설계에 적용해, 연료전지의 출력과 안정성을 동시에 향상시키는 새로운 막-전극 접합체(MEA) 구조를 개발했다고 밝혔다. 이번 연구의 핵심은 동결건조 기술을 활용해 만든 다공성 촉매층과 전해질막을 연속적인 하나의 구조로 결합함으로써, 연료전지 반응이 일어나는 핵심 공간인 삼상계면을 기존의 평면 구조가 아닌 3차원 입체 구조로 확장했다는 점이다. 이를 통해 가스 확산과 전기화학 반응 효율을 동시에 개선하며 이동형 연료전지 적용 가능성을 크게 높였다. 고분자전해질막 연료전지(PEMFC)는 수소를 연료로 전기를 생산하고 부산물로 물만 배출하는 친환경 에너지 변환 기술로, 수소 전기차를 비롯한 중·대형 운송수단에 활용되고 있다. 그러나 백금 촉매 사용량을 줄이면서도 높은 출력과 장기 안정성을 동시에 확보하는 것은 여전히 해결해야 할 과제로 남아 있다. 기존 박막형 촉매층 구조에서는 실제 반응이 일어나는 삼상계면이 촉매층과 전해질막 사이의 얇은 2차원 영역에 국한돼, 가스 확산과 이온 전달
아주 먼 우주의 블랙홀을 선명하게 관측하려면 여러 대의 전파망원경이 마치 하나의 거대한 망원경처럼 정확히 같은 시각에 신호를 포착해야 한다. 이를 위해서는 관측 시점과 위상을 극도로 정밀하게 맞추는 기준 신호 기술이 필수적이다. KAIST 연구진이 레이저 빛을 활용해 전파망원경의 관측 기준을 획기적으로 향상시키는 기술을 개발했다. KAIST는 기계공학과 김정원 교수 연구팀이 한국천문연구원, 한국표준과학연구원, 막스플랑크 전파천문연구소와 공동으로 광주파수빗(optical frequency comb) 레이저를 전파망원경 수신기에 직접 적용하는 기술을 세계 최초로 구현했다고 15일 밝혔다. 광주파수빗 레이저는 단일 주파수를 내는 일반 레이저와 달리, 수만 개 이상의 정밀한 주파수가 일정한 간격으로 배열된 형태의 빛을 생성한다. 각 주파수의 값과 간격을 원자시계 수준으로 정확하게 제어할 수 있어, 과학계에서는 ‘빛으로 만든 초정밀 자’로 불린다. 초장기선 전파간섭계(VLBI) 관측의 핵심은 여러 전파망원경이 수신한 신호의 위상을 정확히 일치시키는 것이다. 기존 전자식 기준 신호 방식은 관측 주파수가 높아질수록 기준 신호 자체의 미세한 흔들림으로 인해 위상 보정에 한
층상 소재에 42종 금속 자유 삽입하는 합성 기술 개발 겹겹이 쌓인 층상 소재 안에 원하는 금속을 손쉽게 삽입해 소재 성능을 전략적으로 조절할 수 있는 합성 기술이 개발됐다. 산업 현장에 필요한 맞춤형 촉매와 이차전지 소재 설계 등 다양한 분야에 기여할 수 있을 것으로 기대된다. UNIST 신소재공학과 조승호 교수팀은 에너지화학공학과 안광진 교수, 반도체소재·부품대학원 정후영 교수, 서울대학교 한정우 교수팀과 함께 층상 티타네이트(layered titanate)의 층간에 알칼리 금속부터 희토류까지 총 42종의 금속 가운데 원하는 금속을 삽입할 수 있는 새로운 합성 방법을 개발했다고 14일 밝혔다. 층상 티타네이트는 얇은 층이 겹겹이 쌓인 구조의 티타늄 산화물로, 층과 층 사이 공간에 금속 양이온을 수용할 수 있어 배터리 전극이나 촉매 지지체 소재로 주목받아 왔다. 그러나 기존에는 고온 열처리와 강산 세척 과정을 거쳐야 했고, 삽입 가능한 금속 종류도 제한적이라는 한계가 있었다. 연구팀은 수산화암모늄 용액을 활용한 새로운 합성법을 제시했다. 수산화암모늄 용액에 녹아 있는 티타늄 산화물 원료 성분이 화학 반응을 거쳐 층상 구조로 조립되는 상향식 합성 방식으로,
TV, 스마트폰, 조명처럼 빛을 내는 반도체는 우리 일상 곳곳에 쓰이고 있다. 하지만 친환경 반도체를 만들기 위해서는 아직 넘어야 할 기술적 장벽이 많다. 특히 머리카락 굵기(약 10만 나노미터)보다 수만 배 작은 크기의 나노 반도체는 이론적으로는 밝은 빛을 낼 수 있지만, 실제로는 빛이 거의 나지 않는 문제가 있었다. KAIST 연구진이 이 한계를 해결할 수 있는 새로운 표면 제어 기술을 개발했다. KAIST는 신소재공학과 조힘찬 교수 연구팀이 차세대 친환경 반도체 소재로 주목받는 나노 반도체 입자인 인듐 포스파이드(InP) 매직 사이즈 나노결정(Magic-Sized Clusters, MSC)의 표면을 원자 수준에서 제어하는 원천 기술을 개발했다고 14일 밝혔다. 인듐 포스파이드(InP)는 인듐(In)과 인(P)으로 만든 화합물 반도체 물질로, 카드뮴과 같은 환경 유해 물질을 사용하지 않는 친환경 반도체 소재다. 연구팀이 주목한 소재는 ‘매직 사이즈 나노결정’이라 불리는 수십 개의 원자로 이루어진 초소형 반도체 입자다. 이 물질은 모든 입자가 동일한 크기와 구조를 가져 이론적으로는 매우 선명한 빛을 낼 수 있다. 하지만 크기가 1~2나노미터에 불과해 표면에
전력 공급 없이 태양광만으로 바닷물을 가열해 마시는 물로 바꿀 수 있는 해수 담수화 기술이 나왔다. 전력 인프라가 부족한 개발도상국이나 도서 지역의 식수난 해결에 활용될 수 있을 것으로 기대된다. 울산과학기술원은 에너지화학공학과 장지현 교수 연구팀이 햇빛을 받아 바닷물을 가열하는 3원계 산화물 기반 고성능 증발기를 개발했다고 12일 밝혔다. 이 장치는 해수를 증발시킨 뒤 응축 과정을 거쳐 전력 없이도 식수를 얻을 수 있는 구조다. 연구팀이 개발한 증발기를 바닷물 위에 띄워 놓을 경우, 1제곱미터(1㎡) 기준으로 1시간에 약 4.1리터의 식수를 생산할 수 있다. 이는 자연적인 해수 증발 속도의 약 7배에 달하는 수준으로, 현재까지 학계에 보고된 산화물 소재 기반 증발기 가운데 세계 최고 수준의 성능이다. 이 같은 고효율의 핵심은 새로운 광열변환 소재에 있다. 광열변환 소재는 태양빛을 흡수해 열로 바꾸는 물질로, 증발기 표면에 얇게 코팅돼 해수를 가열한다. 연구팀은 내식성이 뛰어난 망간 산화물에서 망간 일부를 구리와 크롬으로 치환해 3원계 산화물 광열변환 소재를 구현했다. 이는 물질 조성을 조절해 태양광 흡수 대역을 설계하는 ‘밴드갭 엔지니어링’ 기술을 적용한
광주과학기술원은 생명과학과 남정석 교수 연구팀이 간암에서 약물 내성과 면역 회피를 동시에 유발하는 핵심 단백질 ‘디스에드헤린(Dysadherin)’을 규명하고, 이를 표적으로 한 치료 전략의 가능성을 제시했다고 밝혔다. 이번 연구는 간암 치료의 최대 난제로 꼽혀 온 재발과 치료 저항성의 공통 기전을 밝혔다는 점에서 의미가 있다. 간암은 치료 이후 재발이 잦고 기존 항암제나 면역항암제에 대한 반응이 제한적인 경우가 많다. 특히 항암 치료 후에도 살아남아 종양을 다시 형성하는 암 줄기세포와, 면역세포의 공격을 차단하는 종양 미세환경이 치료 효과를 떨어뜨리는 주요 원인으로 지목돼 왔다. 연구팀은 임상 환자 데이터 분석과 생쥐 종양 모델, 인간화 마우스 모델을 활용해 디스에드헤린이 발현될 경우 간암의 진행 속도와 공격성이 증가하고 재발 위험도 높아진다는 사실을 확인했다. 아울러 디스에드헤린이 암 줄기세포 형성과 면역 회피를 하나의 신호 흐름으로 동시에 유도한다는 작동 원리도 규명했다. 간암 환자의 유전체 데이터를 분석한 결과, 디스에드헤린 발현이 높은 환자군은 예후가 나쁘고 종양 진행 위험이 뚜렷하게 증가하는 경향을 보였다. 디스에드헤린 발현 증가와 함께 암 줄기세
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