우리대학 △김동성(기계) 교수 △이성진(기계 통합) 씨 △서울성모병원 주지현 교수 △남유준 박사 공동연구팀이 초자연골 분화를 촉진시키는 세포배양 플랫폼을 개발했다. 연구성과는 바이오 가공기술 분야의 국제학술지인 Biofabrication에 게재됐다.연골재생이 효과적으로 이뤄지기 위해서는 줄기세포 스페로이드가 섬유연골이 아닌 초자연골로 분화돼야 한다. 기존의 불투과성 세포배양 용기에서는 스페로이드 주변의 불균일한 환경으로 인해 초자연골로의 분화 효율이 낮다는 단점이 있었다.연구팀은 나노섬유 막에 대한 마이크로 딥드로잉 공정을 개발해 연골막을 모사하는 투과성 나노섬유웰을 제작했다. 투과성 벽면을 통해 연골 분화에 필수적인 산소와 성장인자들이 원활히 투과해 균일한 환경을 제공할 수 있게 됐으며, 이를 통해 줄기세포 스페로이드의 초자연골 분화 효율을 현격히 향상시켰다.김 교수는 “퇴행성 관절염 등 비가역성, 난치성 연골 질환의 효율적인 재생 치료 방안이 될 가능성이 있다”라고 밝혔다.

지난달 17일, 우리대학과 중앙대가 ‘학생교류 및 학술교류 협약’을 체결해 교류 활성화와 상호 발전을 위한 협력을 도모했다. 협약은 △학술대회 공동 개최 △부설 연구소 공동 운영 △학생교류 △상호 학점 인정 등 학술교류 외에도 교육 프로그램과 인프라 공유를 포함한다. 특히 △온·오프라인 강의 및 마이크로 콘텐츠 공유 플랫폼 구축·운영 △학생 진로지도 및 경력개발을 위한 교과·비교과 데이터 공유 및 공동 활용 △비교과 프로그램 공동 개발 및 운영 △도서·교육자료 및 기자재 공유 등을 합의했다. 이번 협력은 같은 배를 타고 물을 건넌다는 ‘동주공제(同舟共濟)’의 말뜻처럼 코로나19 사태와 고등교육 체계의 전환기에서 대학 간 여러 방면의 긴밀한 협력을 통해 발전해 나가겠다는 두 대학의 의지를 담고 있다.

우리대학 윤건수(물리) 교수와 막스플랑크 한국/포스텍연구소(MPK) 김동언(물리) 교수 공동연구팀이 수 시간 지속되는 초임계 유체의 비평형 상분리 현상을 관측했다. 더불어 나노 입자 단위의 물질 수송 모델을 제시해 현상을 규명했다. 연구 성과는 Nature Communications에 게재됐다. 초임계 유체는 액체도 기체도 아닌 단상으로 존재하는 것이 상식이었으나, 2010년대 이르러 액체 또는 기체로 존재할 수 있다는 연구 결과가 보고됐다. 공동연구팀은 초임계 아르곤 유체를 만드는 과정에서 단열팽창 냉각으로 아르곤 스프레이가 액체의 성질을 유지하며, 기체에 가까운 초임계 유체 배경과 공존하는 상태를 구현했다. 이번 성과는 초임계 유체의 비평형 상분리 현상을 최초로 규명했다는 점에서 학술적 의의가 크다. 윤 교수는 “비평형 초임계 유체에 대한 연구는 산업 공정뿐 아니라 행성 대기, 화산 폭발, 지구 지각 내부 등 자연계 속 다양한 초임계 유체의 특성을 이해하는 데 기여할 것이다”라며 기대감을 드러냈다.

우리대학 류순민(화학) 교수, 구성현(화학 통합) 씨 연구팀이 반데르발스 결합으로 이뤄진 테트라센(Tetracene) 결정을 단일 층으로 구현했다. 테트라센과 같은 분자 결정은 약한 반데르발스 결합으로 구성돼 있어 분자 한 층 수준으로 만드는 것이 상당히 어렵고 불안정하다. 그러나 연구팀은 2차원 무기 결정을 기판으로 사용해 단일층 테트라센 결정을 만드는 데 성공했다. 여기에 건식 전사법으로 육방정 질화붕소를 덮어 빛과 열에 대한 안정성을 대폭 향상시켰다. 연구 성과는 나노 분야의 세계적 학술지인 Nano Letters에 게재됐다. 류 교수는 “테트라센 결정에서 일어나는 엑시톤의 비선형적인 증식이 태양 전지 효율의 열역학적 한계를 뛰어넘을 수 있는 친환경적인 연구로 각광받고 있다”라며 “2차원 테트라센 결정은 태양 전지의 광 흡수층을 이루는 주요 물질로 사용될 수 있고, 저차원 분자 결정의 구조와 물성 연구의 시발점이 될 것이다”라고 말했다.

우리대학이 포항문화예술회관 대공연장에서 지난 11일과 12일 ‘포항 AI 풍류-밑도드리의 수학적 분석과 기계 작곡 음악회’를 개최했다. 음악회에서는 한국 유명 전통 음악인 ‘밑도드리(수연장지곡)’의 해금 악보를 독특한 기법으로 새로 작곡한 곡이 연주됐다. 이 작곡 기법은 AI가 악보를 수학적 데이터로 분석해 발견했다. 한국예술종합학교 전통예술원 정수년(음악과) 교수를 중심으로 △밑도드리 해금 독주곡 △기타와 2중주 △해금 대금 거문고 3중주 △풍류 가야금 3중주 등이 연주됐다. 이외에도 온석대학원대학교 최영준(예술학과) 교수 지휘 아래 동서양 악기 연주와 합창, VJING 합주가 진행됐다. 이번 행사는 △우리대학 수리데이터과학연구소 △포스텍-한예종 디지털 휴먼 연구 센터 △포항문화재단의 주관하에 수학, 과학, 예술 분야 각계 전문가들의 협력으로 개최됐다. 다양한 분야의 전문 기관과 전문가들이 함께 만든 이 행사는 전통 예술과 수학·과학 기술의 융합을 시민들과 공유하고, 새로운 문화 산업 개척의 초석이 될 것으로 기대된다.

우리대학 △김준성(물리) 교수 △김태환(물리) 교수 △김종환(신소재) 교수 연구팀을 비롯한 국내외 공동 연구팀이 전자정렬 상태와 공존하는 2차원 초전도 상태를 발견했다. 연구 성과는 국제학술지 Nature Communications에 온라인 게재됐다. 극저온에서 전자정렬 상태가 사라지거나 다른 상태로 변하는 양자 상전이 현상이 일어날 때 비고전적인 초전도 현상이 자주 발견된다. 기존에는 해당 현상을 유도하는 중요한 요인 중 하나로 전자정렬 상태가 사라지면서 나타나는 양자요동을 제시했다. 연구팀은 전자정렬 상태를 가진 물질 중에서도 약한 반데르발스 결합을 가진 IrTe2에 주목했다. 박막의 두께를 다양하게 조절한 결과, 전자정렬 상태가 여전히 유지되면서 동시에 초전도 현상이 나타나는 것을 확인했다. 이는 전자정렬이 약화할 때 나타나는 양자요동으로 초전도 상태가 유도되는 기존의 보고와는 상반된 결과다.김태환 교수는 “양자 상전이, 전자정렬과 초전도 상태의 관계를 밝히는 중요한 발판이 될 것”이라고 기대감을 내비쳤다.

정우성(산경) 교수 공동 연구팀이 인공위성 이미지 빅데이터를 분석해 세계 60개 국가의 도시 녹지 공간을 찾아내고, 녹지와 시민 행복 사이의 상관관계를 분석했다. 유럽우주국(ESA)이 운용하는 고해상도 위성 센티넬-2(Sentinel-2)의 자료를 이용해 세계 60개국 90개 도시의 녹지 면적을 조사했다. 인구 밀도가 높은 여름 시기의 국가들이 자료의 대상으로 이용됐다. 정량화된 도시별 녹지 면적 데이터를 국제연합(UN)의 ‘2018 세계행복보고서’ 및 국가별 국내총생산(GDP) 자료와 교차해 경제와 시민 행복 간의 상관관계를 분석했다. 분석 결과, 국가 경제 상황과 무관하게 녹지 면적과 시민 행복도는 비례하는 경향이 나타났다. GDP가 낮은 하위 30개국은 1인당 국민총소득(GNI)이 행복과 더 깊은 관련성을 보였지만, 상위 30개국은 녹지 면적이 행복에 더 중요한 요소로 작용했다.

포항가속기연구소(PAL)가 4세대 방사광가속기를 이용해 인류 역사상 최고 밝기의 빛을 만들었다. 연구 성과는 광학 분야의 국제학술지인 Nature Photonics에 게재됐다.4세대 선형 방사광가속기(PAL-XFEL)는 원형 가속기보다 100억 배 높은 밝기의 X선 자유전자 레이저를 방출한다. 포항가속기연구소 강흥식 박사 연구팀은 PAL-XFEL에 셀프시딩(Self-Seeding) 방식을 적용해 기존 SASE 방법보다 약 40배 이상 밝은 빛을 만들었다. 이는 미국, 일본, 독일, 스위스의 4세대 방사광가속기의 밝기보다 10배 이상 밝은 수치다.포항가속기연구소는 2020년 상반기부터 이용자에게 밝기가 개선된 XFEL을 제공하고 있으며, 그 결과 초고속 동영상으로 촬영한 단백질 구조의 선명도가 크게 향상됐음을 확인했다.

우리대학 △김준원(기계) 교수 △임종경(기계 박사) 씨 △차형준(화공) 교수 △최근호(화공 통합) 씨 공동연구팀이 기존의 뇌동맥류 치료법인 코일 색전술의 단점을 극복한 새로운 색전술용 소재 및 치료법을 개발했다. 뇌동맥류는 동맥 혈관의 결손으로 혈관 벽이 부풀어 오르는 질환이다. 동맥류 내에 백금 코일을 삽입해 혈류를 차단하는 코일 색전술은 안정성 문제와 수술 비용 측면에서 경제적인 부담이 있었고, 대체 색전 물질로 주목받아온 하이드로젤은 생체친화성이 떨어져 상용화가 어려웠다. 이를 극복하고자 차형준 교수 연구팀은 우수한 생체적합성을 지닌 이중 가교가 가능한 해조류 유래의 알지네이트 기반의 하이드로젤을 제안했고, 김준원 교수 연구팀은 광섬유가 통합된 미세유체 장치를 개발해 하이드로젤 미세섬유를 제어했다. 개발된 치료법은 실제 수술 환경과 유사한 ADAM simulator란 플랫폼으로 성능을 확인했으며, 연구 성과는 재료과학 분야의 국제학술지인 Advanced Materials의 뒤표지에 게재됐다.

우리대학 박수진(화학) 교수 연구팀이 기존 사용되는 배터리 제조 시스템을 변화시키지 않고도, 쉬운 제조 방법으로 리튬 금속 보호막을 제조하는 데 성공했다. 더불어 통상적으로 사용되는 카보네이트 계열 전해질에서도 높은 에너지 밀도를 안정적으로 구현할 수 있는 리튬 금속 배터리를 제조할 수 있는 새로운 방법을 제시했다. 이 연구 결과는 온라인 상에서 국제학술지 Energy Storage Materials에 소개됐다.연구팀은 이온화된 질산리튬이 정전기적 인력으로 결합한 마이셀 형태의 보호막 제조를 통해 카보네이트 계열 전해질에서도 높은 안정성과 성능을 나타내는 리튬 금속 배터리를 구현했다.마이셀 보호막은 리튬 금속과 전해질과의 직접적인 접촉을 막아주면서 이온 전도성이 높은 고체 전해질 계면을 형성해, 초기 전착되는 리튬의 모형을 안정적으로 유도했다. 또한, 높은 온도나 가혹 조건에서도 안정적인 효율과 장시간 수명 안정성을 보였다. 이 연구는 고온에서도 안정적으로 구동되는 리튬 금속 배터리 시스템을 실현 가능하게 할 것으로 기대된다.

윤용주(화공) 교수 연구팀이 백금 나노 입자의 표면 구조를 선택적으로 노출함으로써 거울상 이성질체에 대한 선택도를 극대화할 수 있는 백금 나노 촉매를 개발했다. 연구팀은 백금 나노 입자에 열처리를 통해 선택적인 표면 구조의 노출을 성공 시켜 반응물 및 생성물과의 분리가 용이한 불균일계 촉매를 만들었다. 본 촉매는 원자들끼리 구조와 결합은 같지만 다른 대칭성을 가진 카이랄성을 지닌 거울상 이성질체 분자들에 높은 선택도를 보였다. 이 연구는 금속 촉매의 개발에 방향성을 제시했으며 나아가 고순도의 단일 거울상 이성질체를 얻어 의약품 제조에 활용할 수 있을 것으로 전망됐다. 이 연구는 미국화학회의 촉매 전문 학술지 ACS Catalysis에 게재됐다.

우리대학 정운룡(신소재) 교수와 연세대 알로이시우스 순 교수 공동연구팀이 액체 금속 잉크를 개발해 형태 변형이 가능한 전자기기 시대를 앞당겼다. 공동연구팀은 기존 액체 금속 잉크의 문제점을 해결하기 위해 액체 금속 마이크로 입자의 산화막에 수소 이온을 도핑해 산화막을 전도체로 전환하는 방법을 고안했다. 개발된 액체 금속 잉크는 연신이 가능한 다양한 기판에 3차원 회로로 직접 프린팅할 수 있다. 또한, 인쇄된 전극과 배선은 500% 이상의 연신이나 심각한 기계적 손상 등 열악한 환경에서도 전기적 특성을 그대로 유지할 수 있어 차세대 소자 개발에 전환점을 가져올 것으로 기대된다. 본 연구 결과는 세계적 권위지인 Nature Materials에 게재됐다.연구팀은 개발한 잉크와 인쇄 기술을 활용해 고연신성 배선의 실용화를 추구하고 있다. 특히 로봇 공학이나 인공 피부 및 3차원 프린팅과 접목해 다양한 응용 분야에 활용이 가능할 것으로 기대된다.

이달, 융합대학원의 소셜데이터사이언스(이하 SDS) 전공이 많은 기대 속에 첫걸음을 뗀다. SDS 전공은 인문사회적 소양과 역량을 지닌 데이터 과학자 양성을 위해 POSCO와 SK하이닉스의 재원을 바탕으로 개설됐다. SDS의 입학 전형 계획 발표 당시, 우리대학 개교 이래 최초로 인문사회 전공자가 입학한다는 점에서 큰 관심이 집중됐다. 짧은 홍보 기간에도 많은 입학 문의와 함께 △KAIST △연세대 △고려대 출신은 물론 해외 유수 대학에서 학부를 마친 우수 인재들의 지원이 이어졌다. 석사 과정과 석·박사 통합 과정 선발 합격률이 21.1%에 불과할 정도로 경쟁이 치열했다. 배영(인문) SDS 주무교수는 “인문사회학부와 산업경영공학과, 컴퓨터공학과 등 SDS 참여 학과 및 교수진들과 충분히 논의하며 완성형 인재 양성을 위해 노력하겠다”라고 전했다.

기초과학연구원 원자제어 저차원 전자계 연구단 조문호(신소재) 부연구단장 연구팀은 서로 다른 파장의 빛을 이용한 2차원 반도체 도핑이 가능함을 확인했다. 연구팀은 세기와 파장에 따라 빛이 다양한 화학적 변화를 일으킨다는 점에 착안해, 다양한 빛이 2차원 반도체 이텔루륨화몰리브덴(MoTe2)에 조사된 후 일어나는 변화를 관찰했다. 그 결과, 강한 에너지의 자외선은 표면에 있는 몰리브덴 원자를 일부 탈락시켜 n형 반도체를 만들었다. 반면 가시광선은 텔루륨 원자가 있던 자리를 산소로 치환해 p형 반도체를 생성했다. 연구팀은 이를 활용해 자유자재로 기능을 바꿀 수 있는 집적회로 소자를 구현했다. 반도체에 레이저를 쏴 인버터를 제작한 후, 다시 빛을 가해 정반대 기능의 스위치로 바꿀 수 있음을 보였다. 이번 연구 성과는 전자 소자 분야의 세계적 권위지인 Nature Electronics에 온라인 게재됐다.

우리대학 조길원(화공) 교수, 송성원(화공 박사) 씨 연구팀이 페로브스카이트(Perovskite) 태양 전지의 안정성과 광전 효율을 동시에 개선할 수 있는 유기 스페이서(Organic Spacer) 분자 첨가제를 개발해 국제 학술지인 Advanced Energy Materials에 게재했다.페로브스카이트 태양 전지는 저비용 제조가 가능하고 빛을 전기로 바꾸는 광전 효율이 높아 차세대 태양 전지 소재로 주목받고 있다. 하지만, 빛과 수분에 취약한 성질로 인해 성능이 저하되기 쉬워 상용화에 한계가 있었다. 연구팀은 새로운 유기 스페이서 분자 첨가제를 개발해서 페로브스카이트에 첨가해 수분 저항성을 높였다. 또한, 유기 스페이서를 통해 2·3차원의 페로브스카이트 결정 계면의 기계적 응력을 최소화해 내부 결함도 획기적으로 줄였다.조 교수는 “이번 연구는 고성능·고안정성 페로브스카이트 태양 전지 구현을 위한 유기 스페이서 분자 설계의 새로운 관점을 제시했다”라며 “페로브스카이트 태양 전지 기술 상용화에 이바지할 수 있는 원천 기술이 될 것으로 전망한다”라고 밝혔다.

지난달 3일, 대강당에서 ‘2020 POSTECH Global Sports AIX Conference’가 온라인으로 개최됐다. 본 행사는 문화체육관광부와 과학기술정보통신부가 후원하고 우리대학 스포츠산업지원센터와 스포츠 AIX 융복합대학원이 주관했다. 본 컨퍼런스는 4차 산업 분야 중 주목받는 스포츠 산업을 주제로 공과대학에서 열린 국내 최초의 행사다. 구글과 관련 학계의 세계 지도자들이 다수 참가해 △스포츠 데이터 △네트워크 △인공지능 분야의 기술 현안을 논의했고, 관련된 선진 연구가 발표됐다. 나아가 포스트 코로나 시대를 대비한 스포츠 IT 산업 관련 정책 토론이 진행됐다. 코로나19 재확산 방지를 위해 온라인으로 진행됐지만 많은 국내외 참가자가 실시간 시청하며 큰 관심을 받았다.

우리대학 신근유(생명) 교수, 김은지(생명 통합) 씨 연구팀이 다양한 세포들의 재구성을 통해 인간 조직을 정확히 모사하는 신개념 장기 모사체인 조립형 인공 장기를 개발하고 ‘어셈블로이드(Assembloid)’라고 명명해 국제 학술지인 Nature에 발표했다.기존까지 개발된 인공 장기인 오가노이드(Organoid)는 인간 장기의 기능을 수행하는 데 부족한 점이 있고 장기의 성숙한 구조를 모사하지 못하는 근본적 한계점이 있었다. 연구팀은 조직 줄기세포와 인간 장기 내에 있는 다양한 세포를 재구성해서 △상피 세포 △주변 기질층 △바깥의 근육 세포층으로 이뤄진 조직화된 구조를 갖춘 조립형 인간 장기인 어셈블로이드를 개발했다. 어셈블로이드는 성숙한 성체 장기와 동일한 세포 구성과 단일 세포 수준의 유전자 발현 양상을 보였고 장기 손상에 따른 조직 재생 반응에서 생체 내 조직의 변화를 그대로 재현했다.한편, 이를 이용해 인간 종양의 병리·생리학적 특징을 완벽히 모사하는 종양 어셈블로이드도 개발해 다양한 난치성 질병 극복을 위한 환자 맞춤형 질환 치료제 개발에 혁신을 가져올 것으로 기대된다.

우리대학 이길호(물리) 교수 연구팀이 참여한 국제 연구팀이 높은 민감도로 마이크로파를 검출할 수 있는 초고감도 검출기를 개발했다. 현재 마이크로파 검출기가 검출할 수 있는 마이크로파의 한계는 1초 동안 측정했을 때를 기준으로 10억분의 1W 수준이다. 연구팀은 전자기파 흡수 소재로 그래핀을 사용해 에너지가 낮은 마이크로파를 흡수해도 높은 온도 변화가 나타날 수 있도록 했다. 또한 조셉슨(Josephson) 접합을 한 소자를 도입해 이런 온도 변화를 빠르게 검출하는 방법을 제안했다. 이 교수는 “차세대 양자 소자를 실제로 구축하는 데 필요한 기반 기술을 마련했다”라며 이번 연구의 의의를 밝혔다. 한편, 이 논문은 지난 9월 30일 세계 최고 국제학술지인 Nature에 게재됐다.

산업통상자원부와 한국반도체산업협회가 공동 주최·주관하는 제21회 대한민국 반도체설계대전에서 △한승호(전자 박사) △김찬호(전자 박사) △정순규(전자 통합) 씨가 ‘한국전자통신연구원장상’을 수상했다. 대한민국 반도체설계대전은 설계분야 인력 양성 및 창의적인 아이디어 발굴을 목적으로 한다. 이번 대전은 역대 최대 규모인 53개 팀이 참가했다.연구팀이 개발한 소프트웨어는 아날로그·혼성 반도체 회로의 레이아웃을 자동 생성한다. 이를 활용해 여러 반도체 공정에서 고속 유선 송신기의 다양한 레이아웃 설계를 생성하는 데 성공했다. 일일이 손으로 그려야 하는 설계 작업을 거쳐야 하는 기존 아날로그·혼성 반도체 회로의 레이아웃 설계에 드는 시간과 비용, 공정의 복잡도를 획기적으로 낮출 수 있다는 점에서 주목을 받았다.

우리대학 철강·에너지소재대학원이 세계적인 MOOC 사이트 코세라(Coursera)에 개설한 강의가 수강인원 1만 명 이상을 달성하며 큰 인기를 끌고 있다. 특히 △김낙준 교수 △김성준 교수 △정성모 교수 △서동우 교수 △강윤배 교수가 만든 강의인 ‘철강기술(Ferrous Technology) I·II’는 전 세계 학생들로부터 꾸준히 인기를 얻어왔다. 이 교과를 수강한 학생들 10명 중 3명이 이 수업이 자신의 경력을 쌓는 데 도움이 됐다고 했으며, 절반 이상의 학생들이 급여 인상이나 승진에 긍정적인 영향을 끼쳤다고 답하며 높이 평가했다. 교수들은 이 교과를 통해 받은 강사료 전액을 대학 도서관 리모델링을 위한 발전기금으로 기부하겠다고 밝혔다.