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- 화학공학/고분자공학부 남재도 교수 연구팀, 주파수에 선택적으로 작용하는 스마트 전자파 차폐 복합소재 연구
- 화학공학/고분자공학부 남재도 교수 연구팀, 주파수에 선택적으로 작용하는 스마트 전자파 차폐 복합소재 연구 - 주파수 선택적 전자파 흡수 메커니즘 규명 - 새로운 우주항공 소재 기술 제시 화학공학/고분자공학부 남재도 교수 연구팀(기능성복합재료연구실, 제1저자 황의석 박사과정)은 주파수 선택적인 전자파 차폐 능력을 갖는 고분자 기반 복합소재를 개발하고, 스텔스 전투기, 인공위성 등의 우주항공 소재 기술에서 새로운 돌파구를 제시했다. 최근 각종 전자기기, 자율주행 자동차, 5G 통신 기술로 인해 다양한 주파수 대역의 전자파가 혼재되어 사용됨에 따라 원하는 주파수 대역의 전자파를 선택적으로 차폐할 수 있는 물질의 필요성이 대두되고 있다. 그러나 기존에 사용되는 전자파 차폐소재는 차폐 성능이 주파수에 의존적이지 않는 특징이 있었다. 연구팀은 전자파를 반사 및 흡수할 수 있는 구형 입자를 혼용하여 고분자 기반 복합소재로 적용할 때, 그 혼합비 및 배열에 따라 각기 다른 주파수 대역의 전자파를 선택적으로 흡수할 수 있음을 발견했다. 본 연구에서 제시하는 복합소재는 대표적으로 스텔스 전투기의 레이더 흡수 물질 (Radar Absorbing Materials; RAMs)로 적용이 가능할 것으로 기대된다. 선택적 흡수/투과 능력을 통해 통신 주파수 대역의 전자파는 투과시키고 적 레이더 대역의 전자파는 흡수하여 제거함으로써 조종사의 임무 수행 능력 및 안정성을 극대화할 수 있다. 이번 연구결과는 미국 공군 연구소(U.S. Air Force Office of Scientific Research/AOARD)와 복합소재 동시설계 산업기술 거점센터 사업 (센터장 서종환 교수)의 지원으로 수행되었으며, 재료 분야 저명 국제 학술지인 Journal of Materials Chemistry A (IF: 12.732)에 표지논문(Front cover)으로 게재되었다. ※ 논문명: Aperture control in polymer-based composites with hybrid core–shell spheres for frequency-selective electromagnetic interference shielding ※ 논문출처: https://doi.org/10.1039/D2TA00045H
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- 작성일 2022-05-23
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- 화학공학과 BK21FOUR 교육연구단, 중국 화중과학기술대학교(HUST)와 국제공동 온라인 워크샾 개최
- 화학공학과 BK21FOUR 교육연구단, 중국 화중과학기술대학교(HUST)와 국제공동 온라인 워크샾 개최 본교 화학공학부 BK21FOUR 교육연구단(지속가능 화학공학 글로벌 리더양성 교육연구단, 단장 배종욱)은 4월 18일-19일 양일간 중국 우한의 Huazhong University of Science and Technology(HUST)와 함께 “7th SKKU-HUST Bilateral Graduate Student Workshop and Annual Academic Conference for Graduate Students”을 온라인으로 진행했다. 2015년 11월 중국 우한에서 첫 공동학술대회를 개최한 이후 7회를 맞이한 이번 국제공동 학술대회는 이준영 기조처장, 이내응 공과대학 학장 외 다수의 화학공학과 교수를 포함하여 400여명 참석한 가운데 온라인으로 개최되었다. 이번 워크샾에서는 HUST의 교수, Georgia Institute of Technology (미국)의 Young C. Jang 교수, University of Toyama의 Noritatsu Tsubaki 교수, Tokyo Institute of Technology의 Michikazu Hara 교수 및 성균관대 화학공학부 조새벽 교수, Joshua Jackman 교수, 조수연 교수, 양우석 교수가 발표를 진행하였다. 68건의 대학원생 구두 발표가 있었으며, 바이오, 에너지, 정보소재 화학공정과 관련된 최신 연구 동향과 연구 결과에 대한 심도 있는 논의가 진행되었으며, 각 세션별로 심사를 통하여 선정된 우수학생발표자에게는 시상 및 부상이 주어졌다. 2023년에 성균관대학교에서 8차 워크샵을 개최할 예정이며, SKKU-HUST 간의 공동연구 및 대학원생 국제교류가 더욱 지속될 수 있도록 국제 공동학술대회는 더욱 발전적으로 운영할 예정이다.
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- 작성일 2022-04-26
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- 제 34회 추강장학금 수여식 개최
- 제 34회 추강장학금 수여식 개최 고원물산 박상조 회장(화공 66)의 모교에 대한 열정과 후배 양성을 위한 사랑으로 시작된 추강장학금 제 34회 수여식이 2022년 4월 14일(목) 성균관대학교 제1공학관 26106호에서 교수님 및 학생들이 참여한 가운데 거행되었다. 수여 대상자는 석박통합 5기 김병기, 석박통합 5기 노승훈, 석박통합 5기 박현진, 석사 2 기 박심온, 석박통합 2기 박현수 학생이다. 수여자들에게는 각 300만원의 장학금이 전달되었다. 이날 행사에는 이내응 공과대학장, 박재형 화학공학/고분자공학부 학부장, 화학공학/고분자공학부 교원 10명 등이 참석하였으며, 박상조 회장이 장학증서를 학생들에게 직접 전달하고 축하 하였다. 추강장학금은 추강 박상조 회장이 2003년부터 출연한 13억 5천 9백만원의 추강박상조장학기금을 기반으로 후배들인 화학공학과 학생과 로스쿨학생을 위하여 지급되어 왔다.
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- 작성일 2022-04-14
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- 화학공학/고분자공학부 엄숭호 교수 연구팀, 핵산 나노공학 기업 프로지니어(주)와 공동연구로 “mRNA 하이드로겔을 이용한 무세포단백질 발현”
- 화학공학/고분자공학부 엄숭호 교수 연구팀 핵산 나노공학 기업 프로지니어(주)와 공동연구로 “mRNA 하이드로겔을 이용한 무세포단백질 발현” - RNA 스스로 정밀한 구조체 형성, 안정성 등 RNA 본질적 한계 극복 - 단기간에 저비용으로 원하는 기능성 단백질 대량 생산 가능 - 세계적 학술지 Advanced Materials (IF = 30.849) 연구 논문 게재 [사진] 엄숭호 교수, 안소연 연구원, 김정훈 연구원(왼쪽부터) 화학공학/고분자공학부 엄숭호 교수 연구팀이 단기간 내에 저비용으로 원하는 기능성 단백질을 대량 생산할 수 있는 연구결과를 발표했다. 본 연구는 mRNA 하이드로겔을 이용해 무세포 단백질을 발현시킨 것으로, 국내 바이오 벤처 기업인 주식회사 프로지니어와 공동연구로 진행되었다. 의료용 사이토카인(Cytokine), 개인 맞춤형 신약 등 다양한 바이오 의약 분야에 적극적으로 활용될 것으로 기대되고 있다. 연구팀은 핵산 나노공학 기술 기반으로 환 전사 기법(Rolling circle transcription)과 핵산 사중 나선 구조를 규칙적으로 배열되게 디자인해 생리 화학적 기능을 갖춘 새로운 RNA 하이드로 겔 구조체를 만들었다. RNA는 생체 내에서 생리활성 조절과 발현에 매우 중추적인 역할을 담당하지만 불안정해 원하는 디자인 제작이 어려워 그 이용성이 매우 제한된다. 이처럼 심각한 본질적 한계가 지적되는 상황에서 이번 연구는 현명한 해결책을 제시하고 있다. 생체 모사를 통한 효소 촉매 작용, 단백질 합성 등 자연이 정의한 RNA의 생물학적 조절자 역할이 세포 외에서도 실제로 가능함을 입증하였다. 해당 기술로 생명의 중심원리, 센트럴 도그마(Central dogma)의 번역과정에서 ‘RNA가 시공간적으로 유도하는 밀집화(Spatiotemporal RNA-derived RNA phase transformation)’가 정확히 재현되었다. 이로써 겔 내부 구획화로 인한 폭발적인 단백질 생산이 가능하게 되었다. 1950년부터 ‘무세포 단백질 발현’ 기술로 세포 밖에서도 단백질을 만들 수 있게 되었다. 현대 바이오 의약품 시장의 발전과 함께 이는 세계적인 관심을 받고 있다. 본 연구에서는 무세포 단백질 발현 기술의 치명적 단점인 효율성 부분을 극대화하는데도 크게 이바지하고 있다. 아울러, 최초로 RNA의 겔 형태가 가능해 다양한 기능을 갖춘 RNA가 상대적으로 높은 기계적 물성을 확보할 수 있게 되었다. 이는 유전정보를 탑재한 첨단 신소재의 개발 가능성도 시사한다. RNA의 근원적인 문제점을 해결하고 생명의 중심원리에도 기여하는 등 본 기술의 보편적 적용 가능성은 다양한 응용 기술의 탄생으로 발전되어 신분야를 개척할 것으로 기대를 모으고 있다. 이를 실현하기 위해 본 기술은 프로지니어(주)(대표이사 김철, 이영구)의 개인 맞춤형 항암백신 ProV-001과 기능성 단백질 합성 파이프라인에 직접 적용되고 있다. [연구그림] 하이드로 겔을 이용한 단백질 대량생산 엄숭호 교수는 “본 연구는 인류가 세계 최초로 ‘RNA 공장’을 직접 디자인 제작한 것은 물론 무세포 단백질 발현 기술과 접목되어 첨단 자연 모사(Bio-inspiration) 기술의 정점을 확립한 것으로 높게 평가받을 수 있다. 현재 인류는 모든 단백질을 천연 세포에 의존해서 오랜 시간 걸려야만 효과적으로 생산할 수 있다고 믿고 있다. 이는 필수적으로 고가의 생산시스템을 요구하는데, 본 연구로 인해 저가로 단시간 내에 원하는 기능성 단백질을 인위적으로 대량 생산할 수 있게 되었다. 이번 논문으로 세계적인 연구자들로부터 본 기술의 혁신성과 산업적인 이용 가능성을 인정받았다”라면서 “빠른 항체 치료제 개발을 통해 실제 임상 진입의 문턱을 낮추고 환자 맞춤형 치료 발전의 실현에 크게 이바지할 것”이라고 말했다. 본 연구성과는 4월 5일 세계적 학술지인 Advanced Materials(IF=30.849)에 표지논문으로 온라인 게재되었다. ※ 논문명 : Protein-encoding Free-standing RNA Hydrogel for Sub-compartmentalized Translation
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- 작성일 2022-04-14
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- 건축학과 이중원 교수, 다가가는 건축, 질문하는 건축 <건축 오디세이> 출간
- 건축학과 이중원 교수, 다가가는 건축, 질문하는 건축 <건축 오디세이> 출간 - 혁신, 전통, 수변, 높이, 흐름, 공공, 기념… 키워드로 정리한 도시 이야기 - 우리는 건축에 어떻게 다가가야 할까? 건축가의 시선으로 세계적인 건축 도시 보스턴, 뉴욕, 시카고 등 주요 도시를 여행하고 머무르며 그 도시만의 독특한 이야기를 풀어냈던 건축학과 이중원 교수가 <동아일보>에 연재한 도시와 건축 관련 칼럼을 모은 <건축 오디세이>(사람의무늬)를 출간했다. 이중원 교수는 건축을 이해하기 위한 핵심 키워드(혁신, 전통, 수변, 높이, 흐름, 공공, 기념)로 이 책을 구성했으며, 건축을 보는 눈과 이해력을 높이기 위해 애썼다. 우리나라는 물론 미국을 비롯한 세계 여러 나라의 다양한 건축물을 소개하면서 친근한 설명과 개성 가득한 스케치를 덧붙여 읽는 재미는 물론 보는 재미까지 더했다. 지금껏 보스턴, 뉴욕, 시카고 등 주요 건축 도시의 특징과 건축적 매력을 정리한 저자의 건축 철학을 이 한 권의 책에서 모두 만날 수 있을 것이다. 이 책은 건축에 관심이 있는 독자들에게 다가가기 위한 대중 건축 교양서다. 건축을 전공하거나 공부하지는 않았지만, 평소 건축과 도시 환경에 관심이 많은 독자라면 누구나 부담 없이 읽을 수 있게 기획되었다. 우리는 건축을 향해 어떤 질문을 던져야 할까? 또 건축에 어떻게 다가가야 할까? 과거와 미래는 어떻게 빚어야 할까? 이 세 가지 질문에 답하기 위해 쓴 칼럼을 묶었다. 이중원 교수는 “인간의 출생과 죽음 사이에 건축이 있다. 생멸의 전이 과정으로서의 건축은 과거를 기록하고, 미래를 그리며, 그 사이에서 현재를 정의한다. 이를 이 책에 담고자 노력했다”고 말했다.
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- 작성일 2022-04-14
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- 신소재공학부 김미소 교수, 대기수분을 이용한 고성능 압전 고분자 섬유 소재 개발
- 신소재공학부 김미소 교수, 대기수분을 이용한 고성능 압전 고분자 섬유 소재 개발 - 공기 중 수분을 이용해 압전 고분자 섬유 구조를 제어하는 기전 규명 - 자가발전 가능한 섬유 모션 센서 기술 제시 성균관대학교(총장 신동렬) 신소재공학부 김미소 교수 연구팀(제 1공동저자 김다빈 연구원)이 대기 중 수분을 이용하여 섬유형 자가발전 모션 센서를 개발했다. 기계적 변형에 의해 전기를 생산할 수 있는 압전 소재 중 압전 고분자 섬유 소재는 납을 포함하지 않아 환경친화적이며 유연한 특성이 있어 의료용이나 웨어러블 자가발전 센서로 주목을 받고 있다. 하지만 납을 포함하고 있는 압전 세라믹 소재에 비해 성능이 떨어지는 한계가 있어, 이를 극복하기 위해 소재의 화학적 물성을 제어하여 압전 성능을 향상시키는 연구가 활발히 진행되어 왔다. 이에 연구팀은 압전 소재의 구조적인 측면에 주목해, 구조 제어가 압전 섬유 자가발전 센서 소자의 성능을 향상시킬 수 있는 방법을 제시하였다. 동일한 압전 섬유소재라도 표면에 다공성을 가지는 구조로 제작하면 훨씬 더 우수한 압전 센서 성능을 구현할 수 있다는 점을 이론으로 확인했다. [연구그림] 섬유소재에 다공성 표면이 만들어지는 과정 모식도 실험적인 검증을 위해 대기 중 수분을 이용하여 다공성 표면을 유도할 수 있는 공정 조건을 파악했고, 이를 전기를 이용하여 섬유를 제작하는 전기방사(electrospinning) 방법과 결합해 다공성 압전 고분자 섬유 소재를 성공적으로 제작했다. 다공성 표면을 가진 압전 고분자 섬유를 이용하여 기존보다 훨씬 뛰어난 압전 전압 및 전력 성능을 가지는 자가발전 모션 센서를 구현할 수 있었다. 김미소 교수는 “대기 중 수분을 이용한 다공성 구조 제어 방법은 압전 섬유 기반의 자가발전 모션 센서의 성능 향상 뿐 아니라 다공성 고분자 압전 소재 개발의 원천기술을 확보한 점이 의미가 있다”고 덧붙였다. 본 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 기초연구지원사업(중견연구), 미래소재디스커버리사업 및 나노소재기술개발사업의 지원으로 수행되었다. 연구성과는 국제 학술지 ‘Small’(IF=13.281)에 최근 온라인 게재되었으며, 정식 출간본 표지로 선정되었다. ※논문 : “Ambient Humidity-Induced Phase Separation for Fiber Morphology Engineering toward Piezoelectric Self-Powered Sensing”,Small, 2022 ※ 온라인: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/smll.202105811
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- 작성일 2022-04-14
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- 화학공학/고분자공학부 조새벽 교수, 전자파 차폐용 2차원 신소재 MXene의 범용성 잉크를 개발
- 화학공학/고분자공학부 조새벽 교수, 전자파 차폐용 2차원 신소재 MXene의 범용성 잉크를 개발 연세대학교는 “조정호 화공생명공학과 교수 연구팀이 조새벽 성균관대 화학공학부 교수와 함께 2차원 나노 신소재 ‘맥신(MXene)’이 기존에 가지고 있던 성능·안정성·공정 한계를 동시에 극복할 수 있는 범용성 잉크 분산제 개발에 성공했다”고 31일 밝혔다. 맥신은 그래핀과 같은 차세대 2차원 나노소재의 한 종류로, 전이 금속 탄화물, 질화물 또는 탄질화물이 원자 단위의 층을 이루고 있는 물질이다. 구성 물질이 금속 및 탄소로 이뤄져 있어 매우 높은 전기전도성을 가지는 것으로 알려져 있으며, 2차원 원자층이 켜켜이 쌓여 있는 특수한 나노구조로 인해 두께 대비 높은 전자파 차폐 성능을 가지고 있어 반도체·전자·통신·건축·군사기술 등 다양한 산업적 응용이 기대돼 왔다. 그러나 재료 표면이 가지는 친수성으로 인해 주로 수용액 혹은 극성용액 형태로만 제조할 수 있다는 한계가 있어, 첨단 전자소재 제조 공정에 적합한 무극성 잉크 및 건축에 필요한 염용액 잉크 등 범용성을 가지는 잉크 제조 기술이 상용화의 필수 요건으로 주목됐다. 또한 기존 수용성 잉크의 낮은 산화 안정성 및 프린팅된 소재의 낮은 기계적 안정성 또한 다양한 응용 분야로의 적용에 걸림돌로 지적돼 왔다. 연구팀은 이러한 한계를 동시에 극복하고자, 분자구조가 미세하게 제어된 양극성 고분자 물질을 맥신의 표면에 촘촘하게 안착시키는 방법을 통해 용매의 종류와 무관하게 분산성을 확보할 수 있는 새로운 분산제를 개발했다. ‘폴리카복실레이트(Polycarboxylate ether)’ 기반의 이 분산제는 친수성과 소수성을 모두 가지고 있어 맥신의 표면과 강하게 상호작용함과 동시에 맥신 나노입자 사이의 상호작용은 약화시키는 이중적 특성을 부여할 수 있으며, 이를 통해 기존에 사용할 수 없었던 무극성 용매에 맥신을 안정적으로 분산시키는 데 성공할 수 있었다. 그뿐 아니라 바닷물과 같은 가혹한 조건의 이온성 용매에까지도 높은 분산성을 유지할 수 있는 것을 확인해, 범용적인 잉크 제조 기술로서의 가능성을 확인했다. 연구진이 개발한 범용성 맥신 잉크를 원하는 표면에 도포하거나 콘크리트 등 기존 재료에 혼합할 경우, 맥신 자체의 우수한 전도성 및 전자파 차폐 성질은 그대로 유지하면서도 분산제가 재료의 표면에 대한 보호막 및 가교제 역할을 동시에 수행해 기존 소재의 기계적 강도 및 산화 안정성 문제까지 해결할 수 있었다. 조 교수는 “본 연구는 학계에 머물러 있던 ‘MXene’이라는 차세대 2차원 소재를 산업계로 그 분야를 확장할 수 있는 징검다리와 같은 역할을 할 기술로 기대된다”고 밝혔다. 한편 이번 연구는 국토교통부가 주관하는 건설기술연구사업(주관: 한국건설기술연구원 EMP 방호시설연구단)의 지원으로 진행됐으며, 세계적인 학술지 ‘사이언스 어드밴시스(Science Advances)’에 3월 30일(현지시간) 게재됐다. 조정호 교수 연구팀의 박경석 연구원, 호동해 박사, Lyu Benzheng 박사가 공동 제1저자, 연세대 조정호 교수, 성균관대 조새벽 교수가 공동 교신저자로 참여했다.
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- 작성일 2022-04-06
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- 기계공학부 변도영 교수 연구팀, 전기수력학적 젯 프린팅을 이용한 투명 마찰전기 소자 개발
- 기계공학부 변도영 교수 연구팀, 전기수력학적 젯 프린팅을 이용한 투명 마찰전기 소자 개발 - 마이크로 격자무늬 전극 기반으로 기존보다 높은 투과성 제시 [사진] 변도영 교수, 조대현 교수, 임부시 연구원(좌측부터) 성균관대학교(총장 신동렬) 기계공학부 변도영 교수 연구팀이 전기수력학적 젯 프린팅을 이용해 마이크로 단위의 격자무늬를 프린팅함으로써 기존보다 향상된 투과성을 제시하는 마찰전기 소자에 대한 연구 결과를 발표했다. 기상 상황에 따라 발전이 좌우되는 태양전지의 한계를 극복하기 위해 빗물을 이용해 발전 가능한 마찰전기 소자를 태양전지 위에 부착시켜 사용하는 방안이 대두되었으나, 태양전지 성능 유지를 위해 마찰전기 소자의 높은 투과성이 요구되어 왔다. 이에 연구진은 전기수력학적 젯 프린팅을 이용하여 평균 12마이크로미터의 은 나노입자를 격자무늬 형태로 그려내 최대 96%의 투과성을 가진 투명 마찰전기 소자를 개발했다. 변도영 교수는 “기존 투명 마찰전기 소자에서 주로 사용되던 ITO(Induim tin oxide)를 대체하여 사용 가능한 투명 전극을 구현함으로써 태양전지와의 하이브리드 발전에서 유용하게 사용될 것이며, 추후 더 다양한 분야에도 적용할 수 있을 것”이라고 덧붙였다. 본 연구결과는 한국연구재단의 전략과제 및 신진연구원지원사업, 산업통상자원부의 우수기업연구소육성사업의 지원을 받아 수행되었다. 본 연구 성과는 에너지 분야 국제 학술지 ‘Nano Energy’(IF=17.881)에 2월 12일 자로 온라인 게재되었다. ※ 논문명 : Electrohydrodynamic jet printed silver-grid electrode for transparent raindrop energy-based triboelectric nanogenerator ※ 저자 : 변도영 교수(교신저자, 성균관대 기계공학부), 조대현 교수(교신저자, 경상국립대학교 메카트로닉스공학과), 임부시 연구원(제1저자, 성균관대 박사과정), 강기호 박사(참여저자, 성균관대 기계공학과), 문준경 연구원(참여저자, 성균관대 박사과정), 이승기 교수(참여저자, 부산대학교 재료공학과)
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- 작성일 2022-04-04
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- 신소재공학부 백정민 교수 연구팀, 미세 먼지 저감 고효율 SCR 촉매 개발
- 신소재공학부 백정민 교수 연구팀, 미세 먼지 저감 고효율 SCR 촉매 개발 - Cu-Ce 이종나노 복합체 합성 및 분산기술을 활용한 저온용 SCR촉매 개발 - 국제적 학술지 Chemical Engineering Journal 2022년 2월 온라인 게재 성균관대학교(총장 신동렬) 신소재공학부 백정민 교수 연구팀이 한국생산기술연구원 김홍대 박사, UNIST 박혜성 교수 연구팀과 함께 저온 구간(180oC~220oC)에서 높은 활성을 가지는 질소산화물(NOx) 제거 촉매를 개발했다. 선택적 촉매 환원법(Selective Catalytic Reduction; SCR)은 미세먼지 원인물질인 NOx의 제거를 위해 암모니아를 환원제로 이용하여 무해한 N2 및 H2O로 전환하는 기술로서 현재 산업공정에서 널리 쓰이고 있다. 하지만 일반적으로 널리 사용되는 VO2/TiO2계 촉매는 250℃ 이상의 고온에서 우수한 특성을 보이는데, 이는 높은 유지 비용 뿐만 아니라 입자의 응집현상으로 인해 촉매 비활성의 원인이 된다. 이에 200℃ 정도의 저온에서 높은 활성을 갖는 촉매 개발이 중요한데, 이 경우 SO2 및 수분에 의한 활성저하의 문제점이 있다. 이러한 한계를 돌파하고자, 백정민 교수 연구팀은 3~5nm 크기의 Cu-Ce 산화물 구조를 가지는 나노 이종복합체를 제조하고, 이를 VO2/WO3/TiO2 촉매에 효과적으로 분산시키는 기술을 개발하여, 저온에서 기존 상용촉매보다 약 44% 향상된 NOx 제거 효율을 달성했다. 또한 SO2 분위기 하에서 K-factor (K16h/K0) 값도 0.60에서 0.83으로 크게 향상시켰으며, 수분이 존재하는 경우에도 활성이 저하되지 않는 등 SO2와 수분에 의한 피독저항성 크게 향상 시켰다. 백정민 교수는 “본 연구는 곧 산업현장에서 실증 실험을 통해 그 적용 가능성을 점검할 예정이며, 추가 연구를 통해 200℃ 이하에서도 장시간 높은 활성을 지니는 촉매를 개발할 예정이다”고 밝혔다. 백정민 교수 연구팀은 이미 관련 특허 2건을 출원한 상태이며, 기술 성공 시 공장, 제철소 등 산업 현장에 배출되는 NOx 배출 저감 비용을 획기적으로 줄일 수 있을 것으로 기대를 모으고 있다. 이번 연구는 2019년 4월 산업통상자원부 과제 (Wide Temperature Window NOx 제거 촉매 개발)로 선정돼 지원을 받았으며, 국제적 학술지 Chemical Engineering Journal에 2월 온라인 게재되었다. ※ 논문명 : Cu- and Ce- promoted nano-heterostructures on vanadate catalysts for low-temperature NH3-SCR activity with improved SO2 and water resistance ※ https://doi.org/10.1016/j.cej.2022.135427
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- 작성일 2022-03-17
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- 화학공학/고분자공학부 김재윤 교수 연구팀, 국소 스테로이드제가 필요없는 아토피 치료용 항산화 하이드로겔 패치 개발
- 화학공학/고분자공학부 김재윤 교수 연구팀, 국소 스테로이드제가 필요없는 아토피 치료용 항산화 하이드로겔 패치 개발 - 활성산소종 제거능 세리아 나노입자 담지 치료용 하이드로겔 개발 - 아토피 유발 피부의 활성산소종과 염증 면역 수치 감소 확인 성균관대학교(총장 신동렬) 화학공학/고분자공학부 김재윤 교수 연구팀(제1저자 김예은 석박사통합과정, 최승우 박사)이 국소 스테로이드제의 사용 없이 아토피 염증 부위의 활성산소종을 효과적으로 제거해 아토피 피부염을 치료하는 항산화 하이드로겔 패치를 개발했다고 밝혔다. 활성산소종은 우리 몸에서 세포의 신호전달을 담당하는 필수 요소지만, 과도하게 많아지면 산화 스트레스가 증가함에 따라 DNA 파괴, 단백질 산화, 인지질의 과산화 등을 유발하여 세포의 사멸을 유도하거나 여러 염증성 사이토카인 등을 생성하여 노화 및 여러 질병을 유발한다. 또한 아토피 피부염 치료를 위해 스테로이드제, 항히스타민제, 항생제 등이 일반적으로 가장 많이 사용되고 있으나, 이 치료제들은 지속적인 사용 시 비만과 근육 약화, 혈압 상승 등을 유발하는 쿠싱 증후군이나 피부 장벽 약화, 졸음 등을 유발한다는 한계점이 존재한다. 특히 아토피 피부염은 만성 질환으로 발전하는 경우가 많고 재발가능성이 높아 지속적인 치료가 필요하기 때문에, 환자들은 이와 같은 부작용을 무릅쓰고 계속 치료제를 사용해야 한다. 따라서 안전하면서도 지속적인 치료가 가능한 치료법이 필요한 실정이다. [그림 1] 항산화 하이드로겔 패치의 아토피 피부염 치료 메커니즘 이에 연구팀은 해조류에서 유래한 생체 친화적인 알긴산 하이드로겔에 활성산소종을 제거하는 촉매 기능을 지닌 세리아 나노입자를 포함시키는 방법으로 아토피 치료용 항산화 하이드로겔 패치를 구현하였다. 아토피 피부염 부위에 존재하는 높은 농도의 활성산소종이 염증 부위에 부착된 하이드로겔 내부로 확산하여 세리아 나노입자에 의해 물과 산소로 전환되어 결과적으로 염증 부위의 산화스트레스 및 염증성 면역반응을 효과적으로 낮추는 원리이다. [그림 2] 항산화 하이드로겔 패치의 아토피 피부염 치료 메커니즘 (상세) 개발한 치료용 하이드로겔 패치는 필요에 따라 다양한 모양과 두께로 제작 가능하며, 부드럽고 유연한 소재이기 때문에 굴곡이 있는 아토피 피부염 부위에 맞게 적용이 가능한 장점이 있다. 또한 하이드로젤 고유의 높은 수분 함유도는 건조한 아토피 피부 관리에 필수적인 보습에 도움이 된다는 부가적인 장점을 지니고 있다. [그림 3] 항산화 하이드로겔 패치의 사진 (좌), 항산화 하이드로겔을 이용한 세포 내의 활성산소종 제거 (우) 아토피 피부염을 유발한 동물모델에 항산화 하이드로겔 패치를 부착하여 치료를 진행한 결과, 아토피 발현 부위의 활성산소종의 양이 현저히 줄어들었으며, 아토피 피부염의 대표적인 증상인 두꺼워진 표피층이 얇아졌고, 아토피와 관련된 면역학적 요소인 염증 유발 세포(비만세포)의 숫자와 염증성 사이토카인(신호전달물질)의 수치가 감소하여, 아토피 피부염이 치료됨을 확인하였다. [그림 4] 항산화 하이드로겔 패치를 이용한 아토피 피부염 치료 동물실험 결과 한편 최근 나노입자의 장기간 노출에 따른 인체 독성 문제가 이슈가 되고 있는데, 본 하이드로겔 패치의 경우 나노입자가 하이드로겔 내부에 완전히 갇혀 있는 형태로 나노입자가 하이드로겔이 부착된 피부 부위로 방출되지 않았다. 이는 본 하이드로겔 패치가 나노 독성을 유발할 가능성이 낮은 안전한 치료용 제제임을 시사한다. 김재윤 교수는 “일반적인 아토피 피부염 치료는 주로 염증 부위에 국소 스테로이드제를 적용하는 것인데, 이번에 개발한 하이드로겔 패치는 스테로이드제의 사용 없이 아토피 피부염에서 과발생하는 활성산소종을 선택적으로 소거하여 염증을 완화시키는 방식으로, 향후 후속 연구를 통해 다양한 피부 염증 질환에도 확대적용이 가능할 것으로 기대한다”고 설명했다. 본 연구 결과는 나노 과학&나노 공학 국제학술지 Nano Letters (IF: 11.189, JCR 분야 상위 9.06%)에 2월 28일 온라인 게재되었으며, 중견연구자지원사업, 바이오의료기술개발사업, 산림생명자원소재발굴연구사업 및 보건장학회의 지원으로 수행되었다. ※ 논문명 : Therapeutic Hydrogel Patch to Treat Atopic Dermatitis by Regulating Oxidative Stress
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- 작성일 2022-03-16
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