우리대학 최수석(전자) 교수, 왕다희(전자·석사 21) 동문 연구팀이 전기적 신호를 이용해 필터링 색을 조절할 수 있으며 높은 광 투과율을 겸비한 컬러 필터 기술을 최초로 개발했다. 기존 필터는 염료형 화학물질을 사용해 필터링 색이 △적색 △녹색 △청색 중 하나로 고정돼 색상이 다양하지 않고 선명도가 떨어지는 문제점이 있었다. 연구팀은 화학물질을 사용하지 않고 나노 규모의 카이랄 액정 구조를 조절해 구조색을 나타내는 필터를 제작했다. 1.4V의 초저전압으로 필터링 색상을 제어하는 데 성공했으며, 70%의 높은 광 투과율을 보였다. 이어 인위적 처리 없이 1.4V의 전압만으로 어두운 환경에서 고품질의 이미지를 표현하는 ‘테트라 비닝’ 기술을 구현했다. 최 교수는 “사람의 눈처럼 어두운 환경에서도 고품질의 이미지를 재현하는 데 성공했다. 이번 연구가 이미지 센서뿐 아니라 자율 주행 자동차 등 다양한 산업 분야에서 큰 도움이 되기를 바란다”라고 전했다.

우리대학 △차형준(화공·융합) 교수 △이상민(화공 박사) 씨 △최근호(화공·학11·통15) 동문 연구팀이 해조류에서 유래한 천연 탄수화물과 인체에 무해한 가시광선을 이용해 세포 생존율과 해상도가 높은 바이오잉크를 개발했다. 현재 3D 바이오프린팅에 사용되는 바이오잉크는 내부에서 세포가 움직일 수 없어 세포의 생존율이 낮고 인쇄 해상도가 높지 않다는 문제점이 있다. 연구팀은 해조류 탄수화물의 일종인 알지네이트의 광가교를 통해 아주 미세한 크기의 마이크로 젤을 만들어 세포의 자유로운 이동과 증식이 가능한 3D 바이오프린팅용 잉크를 개발했다. 새로 개발한 3D 바이오프린팅용 잉크를 사용해 3D 바이오프린팅을 진행한 결과, 기존 바이오잉크에 비해 세포 생존율이 4배 이상 크게 향상됐고, 프린팅 결과물의 해상도와 적층 능력도 높아졌다. 연구 성과는 국제학술지 Carbohydrate Polymers에 게재됐다.

지난달 30일 박태준학술정보관에서 포스텍 프로그래밍 경진대회(이하 PPC)가 열렸다. 우리대학 학부생을 대상으로 한 이번 대회는 28팀(54명)이 참가했으며, 총 14문제의 알고리즘 문제를 5시간 동안 풀어내는 방식으로 진행됐다. PPC는 1999년부터 컴퓨터공학과가 주최해 온 오랜 전통을 가진 행사로, 프로그래밍에 대한 관심과 실력 향상을 목표로 개최되고 있다. 올해는 모든 언어를 사용해 풀이할 수 있도록 하며, 오는 한국 대학생 프로그래밍 대회(ACM-ICPC Seoul Regional, 이하 ICPC)을 대비하는 취지도 더했다. 올해로 25회째를 맞은 이번 행사는 문제를 푸는 팀에게 지정된 색의 풍선을 달아주는 이벤트도 함께 진행했다.시상은 지난 2일 국제관 그랜드볼룸에서 진행됐으며, 최우수상은 1인으로 구성된 ‘omok’팀(이유담(무은재 22))이 차지해 상금 200만원을 받았다. 우수상 1팀과 장려상 2팀, 신인상(전원 23학번)과 특별상(마지막 1시간 동안 가장 많은 등수를 올린 팀) 1팀에게도 상장과 상금이 주어졌다. 모든 수상자에게는 ICPC 본선 출전 시 지원금을 지원할 예정이다.

우리대학 박태호(화공) 교수 연구팀이 페로브스카이트 양자점 태양전지의 효율을 높이는 정공 수송체를 개발했다. 정공 수송체는 페로브스카이트 양자점 태양전지의 효율을 좌우하는 중요 소자이다. 본 연구팀은 분자 간 구조를 고정해 평면구조를 만드는 셀레늄 화합물과 알킬 치환기를 활용해 새로운 정공 수송체 고분자를 설계했다. 이어, 연구팀은 이 고분자를 적용한 태양전지의 전력 변환 효율이 15.2% 향상되고, 초기 효율이 오래 지속되는 것을 확인했다. 새로운 고분자가 태양전지에서 높은 전력 변환 효율과 뛰어난 소자 안정성을 보임을 입증한 것이다. 박 교수는 “본 연구는 기존 전하 수송체에 새로운 패러다임을 제시한 것으로 이후 태양전지 소자 연구에 적용될 것이다”라며 기대감을 보였다. 한편, 해당 연구는 에너지·환경 분야 권위지 ACS Energy Letters에 발표됐다.

우리대학 △박경덕(물리) 교수 △이형우(물리 통합) 씨 연구팀이 나노 플라즈모닉 광도파로를 이용해 고순도 극성반도체입자를 생성하고, 그 위치를 제어하는 데 성공했다. 극성반도체입자는 엑시톤이라는 입자에 전자가 결합한 것으로, 차세대 광통신 소자와 태양 전지에 유용하게 활용된다. 연구팀은 빛을 자유전자의 공명 현상인 플라즈몬 형태로 바꾸고 이를 빛이 전반사하며 흐르는 긴 터널인 광도파로를 통해 이동시켜 엑시톤과 결합한 고순도의 극성반도체 입자를 생성해 냈다. 또한, 적응광학과 나노광학을 결합한 공간 및 빛 제어 기술로 반도체입자의 생성 위치도 제어했다. 이 성과는 광학 소자를 효율적으로 제어하고, 고효율의 에너지 광 변환 소자를 개발하는 데 크게 기여할 것으로 기대된다. 이형우 씨는 “이 연구를 바탕으로, 반도체입자 기반 원거리 정보통신 연구를 구상하고 있다”라며 앞으로의 계획을 밝혔다. 해당 연구 성과는 국제학술지 Nature Communications에 게재됐다.

우리대학 △박태호(화공) 교수 △김도현·최현태·정우택(화공 통합) 씨 △한국화학연구원 전남중 박사 △충남대 송슬기(응용화공) 교수 공동연구팀이 페로브스카이트 태양전지에 사용되는 페로브스카이트 필름 처리를 위한 새로운 첨가제를 개발했다.연구팀은 첨가제 알킬암모늄 포르메이트(Alkylammonium formates, 이하 AAFos)를 합성해 페로브스카이트 필름의 표면 결함 제거에 활용했다. 용매가 쉽게 증발하며 고체가 돼버렸던 기존 첨가제와 달리, AAFos는 짧은 열처리 과정과 상온 환경만으로도 고체-액체 상변화가 유동적으로 가능하다. 또한 AAFos는 할로겐 결함과 친화력이 높은 유사 할로겐화물 음이온과 양이온의 긴 알킬 사슬을 갖고 있다. 이런 특징들은 필름 표면의 결함을 효과적으로 제거할 수 있도록 도울 뿐 아니라 수분 안정성을 향상한다. 이외에도 연구팀은 새롭게 개발한 첨가제가 페로브스카이트 태양전지의 효율적인 전력 변환도 가능케 함을 확인했다. 한편, 본 연구는 한국연구재단의 지원으로 수행됐으며 에너지·환경 분야 권위지인 Energy&Environmental Science에 게재됐다.

지난달 5일, 우리대학 임지순(물리) 석학교수가 2023 삼성호암상 수상자로 선정됐다. 삼성호암상은 1990년 호암 이병철 선생의 인재 제일과 사회 공익 정신을 기려 사회 각 분야에서 탁월한 업적을 이뤄 △학술 △예술 △인류 복지증진에 크게 공헌한 인사들을 포상하기 위해 제정됐다. 우리대학에서는 임 교수가 다섯 번째 수상자가 됐다.임 교수는 실험 없이도 고체 구조와 성질을 밝혀낼 수 있도록 고체 물질 형성에 필요한 총에너지를 정확히 계산하는 방법을 고안해 계산재료물리학 분야를 개척했다는 평가를 받는다. 이 연구는 슈퍼컴퓨터와 접목해 △신물질 설계·합성 △에너지 저장 △이산화탄소 제거용 나노 신소재 개발 연구 등에 기여할 것으로 기대된다.임 교수는 또한 이산화탄소를 비롯한 각종 유해가스를 효과적으로 포집하는 다공성 유·무기 하이브리드 화합물 합성에 성공했으며, 일론 머스크가 지원하는 ‘엑스프라이즈 탄소 제거’ 국제 경연대회에 출전했다.

우리대학 △감종훈(환경) 교수 △안치 리우(Anqi Liu)(환경 박사) 씨 연구팀이 AI를 활용해 코로나19 사태 전후 환경 분야 불만 신고서를 분석하는 데 성공했다. 연구팀은 ‘텍스트 마이닝’과 ‘자연어 처리’ 기술을 활용해 글에 담긴 사람들의 △감정 △태도 △심리 변화를 분석했다. 이를 토대로 코로나19 사태 이후 미국 앨라배마주의 수질오염 신고서를 분석한 결과, 수질 관련 민원의 수가 코로나19 사태 이전 대비 현저히 줄었으며, 부정적인 내용도 30%가량 감소했음을 밝혀냈다. 연구팀은 이런 현상을 사람들이 코로나19 감염확산 예방에 집중한 나머지, 환경 문제에 대한 관심이 줄어든 것으로 분석했다. 감 교수는 “앞으로도 △빅데이터 △인공지능 △환경과학의 융합적 연구를 통해 새로운 환경 문제 해결 방안이 제시될 것이다”라며 기대감을 드러냈다. 한편 해당 연구는 환경 분야 국제 학술지 npj Clean Water 지에 게재됐다.

우리대학 정대성(화공) 교수 연구팀이 고려대, 경북대와의 공동 연구를 통해 친환경 유기 소재 기반의 수분해 광촉매를 개발했다. 광촉매는 태양광을 이용해 광화학 반응을 촉진하는 물질로, 수소에너지의 원료인 수소를 물에서 분해할 때 사용된다. 수소에너지는 환경오염 우려가 없어 화석연료를 대체할 친환경 신재생 에너지원으로 주목받고 있다. 현재까지 광촉매는 주로 이산화타이타늄 등 무기 소재로부터 제조됐는데, 이렇게 제조된 무기 광촉매는 흡광 영역이 UV로 제한적이고, 일부 유해 물질이 발생하는 문제가 있다. 연구팀은 친수성 곁가지-불소 치환을 이용한 주사슬 개질을 통해 친환경 유기 소재 기반의 수분해 광촉매를 개발함으로써 기존 광촉매가 가진 문제를 해결했다. 정 교수는 “유기 광촉매는 탄소와 수소가 주 구성 원소라는 측면에서 친환경적일 뿐만 아니라, 흡광 영역을 가시광에서 근적외선까지 확장할 수 있다”라며 태양에너지를 완전하게 이용할 수 있는 매력적인 소재가 될 것이라는 기대를 드러냈다.

우리대학 △노준석(기계·화공) 교수 △김주훈(기계 통합) 씨 연구팀이 메타 표면을 이용해 모든 빛에 작동하는 광학 소용돌이 빔을 개발했다. 광학 소용돌이 빔이란 소용돌이 형태로 진행하는 빛으로, 궤도 각운동량을 가진다. 소용돌이 빔은 다양한 응용을 할 수 있어 광학에서 필수적인 존재다. 소용돌이 빔을 만드는 데 공간광변조기(이하 SLM)가 사용되는데, 자외선 영역에서 작동하는 SLM이 없어 소용돌이 빔 제조가 과제로 남아있었다. 연구팀은 기존의 SLM 대신 메타 표면을 이용해 자외선 영역의 광학 소용돌이 빔을 만들 수 있는 편광판을 개발했다. 이 편광판은 자외선 흡수율이 없으면서 굴절률이 높은 질화규소를 사용했다. 또 연구팀은 메타 표면에 입사되는 빛의 편광에 따라 다른 기능을 가지도록 설계함으로써 메타 표면에 저장할 수 있는 정보량을 늘릴 수 있다는 가능성을 열었다. 해당 연구는 국제학술지 Nano Letters에 게재됐다.

우리대학 △정성준(신소재) 교수 △영국 케임브리지대 오언스 교수 △부산대 의대 김재호 교수 협력 연구팀이 반창고를 대신할 수 있는 살아있는 세포 스티커를 개발했다. 연구팀은 미국 식품의약청(FDA)에서 승인받은 ‘패럴린 유연 박막’을 사용했다. 이에 자외선 처리를 통해 세포가 배양 접시에 안정적으로 붙으면서 목표 조직으로 옮겨갈 수 있도록 세포 부착 세기를 세밀하게 조절했다. 기본적으로 세포가 갖는 이동 성질을 기반으로, 스티커 위의 세포가 피부 조직으로 옮겨갈 수 있게 만든 것이다. 기존 기술인 세포 현탁액을 주사하는 방식에 비해 생체적합성은 높고 공정 절차는 단순화됐다.정 교수는 이번 연구에 대해 “계면 간의 3차원적인 세포 이동을 확인한 최초의 연구”라며 “기초 생물학적인 연구로의 심층적 확장 또한 이어갈 것이다”라고 기대감을 드러냈다. 한편 해당 연구는 재료과학 분야 국제학술지 Advanced Materials에 표지 논문으로 발표됐다.

우리대학 김원종(화학) 교수 연구팀이 뇌 질환 치료를 위한 압전나노입자를 개발했다. 최근 뇌 질환 치료법으로 주목받고 있는 뇌심부자극술은 뇌에 전극을 삽입한 뒤 전기적으로 신경세포를 활성화해 신경 장애를 완화하는 치료법이다. 기존의 뇌심부자극술은 뇌에 전극을 삽입하기 위한 외과 수술이 필요했기에 부작용이 발생하기 쉽고 비용이 많이 드는 등 임상 적용이 어려웠다. 그러나 연구팀은 초음파에 선택적으로 감응해 전기적 신호가 발생하는 압전나노입자를 개발했고, 동물 실험을 통해 파킨슨병을 앓던 생쥐의 증상이 개선되는 것을 확인했다. 이 치료법은 비침습적으로 뇌 질환 치료를 가능케 하고 고강도 집속 초음파를 사용해 부위에 따라 선택적인 치료제를 공급한다는 장점이 있다. 김 교수는 “압전나노입자는 퇴행성 뇌 질환을 비롯한 신경 장애 치료법에 새로운 패러다임을 제시할 것이다”라며 기대감을 보였다. 한편, 이 연구는 국제적인 바이오메디컬분야 권위지 Nature Biomedical Engineering 온라인판에 게재됐다.

우리대학 △조동우(기계) 교수 △장진아(융공) 교수 △윤정빈(기계) 박사 연구팀이 3D 바이오프린팅 기술을 이용해 장과 신장이 연결된 이중장기를 개발했다. 장과 신장은 기능적으로 밀접하며 서로 유기적으로 작용해 복합 모사체를 제작하는 것은 어려운 것으로 평가됐다. 연구팀은 모사체를 개발하기 위해 살아 있는 세포를 원하는 구조로 배열하는 3D 바이오프린팅 기술을 이용했다. 나아가 연구팀은 ‘장성 과수산뇨증’ 질환을 모사체 내부에 재현해냈다. 장성 과수산뇨증은 장과 신장에 복합적으로 발생해 신장 결석을 유도하는 질환이다. 연구팀은 해당 질환의 증상을 모사체 내부에 재현한 뒤, 신장 결석 억제제를 이용해 신장 결석이 용해되는 것을 보여 모사체의 성능을 확인했다. 조 교수는 “여러 장기에 걸쳐 나타나는 복합 질환을 치료하는 데 활용될 수 있다”라며 모사체를 활용한 의약품 개발에 기대감을 드러냈다. 해당 연구 결과는 국제학술지 Applied Physics Review에 발표됐다.

우리대학 △조동우(기계) 교수 △장진아(융공) 교수 △윤정빈(기계) 박사 연구팀이 3D 바이오프린팅 기술을 이용해 장과 신장이 연결된 이중장기를 개발했다. 장과 신장은 기능적으로 밀접하며 서로 유기적으로 작용하기에 이들의 복합 모사체를 제작하는 것은 어려운 것으로 알려져 있다. 연구팀은 모사체를 개발하기 위해 살아 있는 세포를 원하는 구조로 배열하는 3D 바이오프린팅 기술을 이용했다. 나아가 연구팀은 ‘장성 과수산뇨증’ 질환을 모사체 내부에 재현해냈다. 장성 과수산뇨증은 장과 신장에 복합적으로 발생해 신장 결석을 유도하는 질환이다. 연구팀은 해당 질환의 증상을 모사체 내부에 재현한 뒤, 신장 결석 억제제를 이용해 신장 결석이 용해되는 것을 보여 모사체의 성능을 확인했다. 조 교수는 “여러 장기에 걸쳐 나타나는 복합 질환을 치료하는 데 활용될 수 있다”라며 모사체를 활용한 의약품 개발에 기대감을 드러냈다. 해당 연구 성과는 국제 학술지 Applied Physics Review에 게재됐다.

우리대학 이준구(화공) 교수 연구팀이 노스웨스턴대, 텍사스대와의 공동연구로 리보솜을 이용해 세포 밖에서 파마코포어(Pharmacophore)를 합성했다. 파마코포어는 소형 화학합성 의약품에서 초분자 상호작용과 생물학적 반응을 끌어내 약효를 내는 부분으로, 파마코포어를 도입한 의약품 분자 합성은 매우 복잡하고 까다롭기로 알려져 있다. 연구팀은 리보솜을 활용한 단백질 중합에 사용되는 비천연 아미노산 대신 새로운 비천연 기질을 도입하면 무세포 시스템에서의 고분자 중합이 가능할 것이라는 아이디어로 연구를 시작했다. 그 결과 감마-케토산과 하이드라지노산을 리보솜 내부에 도입해 파마코포어로 자주 쓰이는 피리다지논(Pyridazinone) 구조를 형성할 수 있음을 확인했다. 아울러 연구팀은 피리다지논 6각 고리를 연속으로 도입해 고분자 중추 구조까지 구현해냈다. 이는 알려진 화학합성법으로 합성하기 매우 어려운 파마코포어 구조로, 리보솜을 활용한 단백질 중합법의 일반적인 사실을 뒤엎는 혁신적인 결과이다. 한편, 이 연구 성과는 국제학술지 Nature Communications에 발표됐다.

우리대학 조동우(기계) 교수, 장진아(융공) 교수 연구팀이 건국대 김준영(수의학과) 교수 연구팀과의 공동연구를 통해 세포외기질 기반 점착성 실란트를 활용해 각막을 재건하는 새로운 각막궤양 치료법을 개발했다.각막궤양은 각막 상피의 낮은 저항력으로 인해 감염이 생겨 각막의 일부가 파이는 질병으로, 각막 이식이 주된 치료법으로 행해져 왔다. 점착성 실란트는 생체 융화가 불완전하고 접착 형성을 완전히 조절할 수 없는 한계로 인해 조직 재건 시술에는 그동안 활용되지 못했다. 그러나 공동연구팀은 세포외기질을 응용해 새로운 조직 실란트인 ‘젤코드’를 개발했고, 동물 실험을 통해 환부에 젤코드를 채워 가시광을 쬐면 각막 조직이 재건되고 회복이 진행되는 것을 확인했다. 조 교수는 “젤코드는 봉합과 흉터 없이 각막궤양 치료를 가능케 하고, 기존 각막 이식에 따른 부작용을 줄일 수 있다”라며 기대감을 보였다. 국제학술지 Biomaterials에 발표된 이 연구는 재생의학적으로도 중요한 발전을 이뤘다는 평가를 받았다.

지난 12월 12일, 애플과 우리대학이 협업해 진행한 애플 디벨로퍼 아카데미(이하 애플 아카데미)의 첫 수료식이 진행됐다. 애플 아카데미는 △코딩 △디자인 △마케팅 △프로젝트 관리 등 전문 지식을 교육해 수료생들이 주를 이루는 4차 산업 경제에서 경쟁력을 가질 수 있도록 돕는다. 이번 1기 수료생은 배운 내용을 바탕으로 소셜 게이밍 앱 ‘NearCatch Adventure’, 시각 장애인을 위한 천문학 교육 앱 ‘SpaceOver’ 등을 출시하기도 했으며, 창업 등 다양한 분야에서 활약할 예정이다. 수전 프레스콧(Susan Prescott) 애플 아카데미 프로젝트 부사장은 “1기 수료생은 매년 꾸준히 성장하고 있는 앱 경제의 일원이 될 것이며, 대한민국 앱 시장의 새로운 길을 개척할 것이다”라고 첫 수료식의 소감을 밝혔다.

△우리대학 김동성(기계) 교수·최이현(기계·통합 14) 동문 △가톨릭대 의대 박훈준(의생명·건강과학과) 교수 △홍콩시티대 반기원(의생명과학과) 교수 공동연구팀은 온도 감응성 나노섬유 막을 기반으로 만든 인간 유래 중간엽 줄기세포 시트를 심장에 이식해 체내에서 활성화하는 데 성공했다.심근경색은 심장 근육에 혈액을 공급하는 관상동맥이 막혀 심장조직이 괴사하는 질병이다. 심장조직은 세포증식이 불가능한 심근세포로 이뤄져 자연적으로 재생될 수 없다. 이에 심장에 세포 시트를 붙여 괴사한 관상동맥을 재생하려는 시도가 있으나, 심장은 굴곡이 많고 끊임없이 움직이는 장기이므로 패치의 세포가 이식되기 어렵다. 본 연구팀은 이런 한계를 극복하고자 세포외기질이 풍부한 줄기세포 시트를 사용하고 혈관내피세포 시트를 추가로 이식해 세포의 부착률과 생착률을 높였다. 본 연구는 생재료 분야 권위지인 Biofabrication을 통해 발표됐다.

지난달 6일, 우리대학 인공지능연구원에서 산업안전 인공지능 연구센터 개소식이 진행됐다. 연구센터에서는 작업자 안전 보호를 위한 연구를 진행하며, 이는 국내 제조 산업이 세계 3위권의 경쟁력을 갖췄음에도 산업재해 사망률 역시 세계 5위권의 높은 수치인 현실에 발맞춘 대응책의 일환이다. 연구센터에서는 DNA(Data·Network·AI)를 활용한 첨단기술 기반의 실시간 지능적 영상감지를 통해 사고를 감지하고 경보 수행 등 즉각적인 조치가 이뤄지도록 하는 연구를 진행할 예정이다. 현 인공지능연구원장인 서영주 교수를 센터장으로 향후 9년간 △DNA기반의 유해가스 안전진단 시스템 △AIoT 기반의 작업자 안전관리 시스템 △디지털 트윈을 활용한 안전관리 지원 플랫폼 구축을 목표로 한다. 서 센터장은 “산업안전 인공지능 연구센터를 통해 국가 제조업의 안전 경쟁력을 높이고 안전한 제조 환경을 구축하겠다”라며 포부를 밝혔다.

우리대학 노용영(화공) 교수, 화학공학혁신리더교육연구단 연구원 아오 리우(Ao Liu) 씨 연구팀이 간단하고 친환경적인 열 증착 공정으로 고성능의 황화비스무트 N형 반도체와 텔루륨 P형 반도체를 제조해 국제학술지 Nature Communictions에 발표했다.낮은 소비전력을 가져 대부분의 OLED 디스플레이에 활용되는 LTPO(Low Temperature Poly-crystalline Silicon and Oxide) 구동회로는 비싸고 복잡한 공정을 통해 제조된다. 연구팀은 반도체와 도체 상태를 모두 가지는 2차원의 전이금속칼코젠, 그중 황화비스무트를 이용했다. 기존의 용액 공정 대신, 물질을 고진공 상태에서 열에 승화시켜 얻은 증기를 기판에 부착시키는 열 증착 방식으로 더욱 값싸고 간단하게 반도체 박막을 제조했다. 같은 방법으로 텔루륨 고성능 P형 반도체 또한 구현할 수 있었다. 연구팀의 경제적이고 친환경적인 공정을 이용하면 도핑 없이 간단한 열처리로 전하량을 조절해 반도체와 도체를 제조할 수 있다. 노 교수는 “연구는 OLED 디스플레이 회로 등 칼코젠 반도체 소자를 활용한 다양한 연구 및 상용화로 이어질 것으로 기대된다”라고 밝혔다.