-
- 화학공학/고분자공학부 방석호 교수 연구팀, "카론바이오 헤어케어 제품 탈모증 개선 효능 확인”
- 화학공학/고분자공학부 방석호 교수 연구팀, "카론바이오 헤어케어 제품 탈모증 개선 효능 확인” 국내에서 개발된 탈모샴푸의 주요 원료가 인체의 모낭 피부 유두세포의 성장을 유도한다는 연구결과가 나왔다. 성균관대 화학공학부 방석호 교수 연구팀(현지유, 임지수, 김성원, 서인우)이 약학분야 국제저널 ‘파머스틱스(Pharmaceutics)에 최근 게재한 논문에 따르면, 실험시료는 고농도의 클로로겐산과 움벨리페론을 함유하고 있다. 클로로겐산은 폴리페놀 화합물의 일종이며, 생체내에서 콜레스테롤 생합성 억제효과 및 항산화 작용, 항암작용 등을 한다. 움펠리페론은 향균작용 및 염증억제 효과가 있다. 연구에 사용된 실험시료를 모낭의 피부유두세포(HFDPC)에 처리한 결과 베타-카테닌 단백질의 활성화로 인해 성장기 인자의 개체수가 증가했다. 또한 HFDPC(피부유두세포)에서 성장기 전환에 중요한 혈관생성의 개선을 보였다. 더불어 각질세포의 증식과 분화의 발전을 통해 휴지기에서 성장기로의 전환을 촉진한다는 것도 밝혀졌다. 연구팀은 “이 연구의 실험시료가 HFDPC(피부유두세포)들에서 향상된 혈관생성을 유발하고 내피세포의 튜브 형성을 강화하며 각질세포의 증식과 성숙을 향상함에 따라 휴지기에서 성장기로의 전환을 유도하여 모발 성장을 촉진 한다”고 설명했다. 탈모의 원인은 호르몬, 약물 치료, 영양 결핍 등으로 다양하다. 탈모는 모낭 재생으로 복원될 수 있으며 각질세포, 섬유모세포, 피부 유두 세포의 영향을 받는다. 모낭의 기저부에 위치한 HFDPC(피부유두세포)는 모발의 성장기, 퇴행기, 휴지기를 조절하는 중추적인 역할을 한다. 지속적인 모발 성장을 위해서는 휴지기에서 성장기로의 전환이 필요하다. 성장기로의 전환을 위해서는 혈관 내피 성장 인자(VEGF), 섬유모세포 성장인자(FGF7)로도 알려진 각질세포 성장인자(KGF)가 중요한 역할을 한다. 이번 연구의 실험을 위한 시료는 카론바이오 샴푸와 토닉 제품에 사용되는 특허조성 물질이다. 바이오 벤치기업, 카론바이오 C3 샴푸·토닉의 주성분을 사용한 항산화·항염 효능은 한국 피부과학연구원의 ‘invitro(세포)시험을 통해 이미 검증되었다, 또한 세계적 인증기관인 독일 더마테스트의 안전성 임상실험에서는 최고등급(5성급)을 인증 받았고, 발모 효능 임상실험에서는 탈모 감소율 54%, 성장기 모발9% 증가, 휴지기 모발 10% 감소, 1㎠당 모발밀도 평균 증가율 23.16% 및 성모 22개 증가, 모발 굵기 평균 증가율 10%등, 모발의 개체수가 증가(발모 효능)하고 모발이 굵어지는 탈모증 치료 효과를 검증받았다.
-
- 작성일 2021-08-31
- 조회수 1962
-
- 신소재공학부 정현석, 이재찬, 에너지과학과 안태규 교수 공동연구팀, 강산화제 물질을 이용한 고효율 할라이드 페로브스카이트 태양전지모듈 제작 기술 개발
- 신소재공학부 정현석, 이재찬, 에너지과학과 안태규 교수 공동연구팀, 강산화제 물질을 이용한 고효율 할라이드 페로브스카이트 태양전지모듈 제작 기술 개발 - 향후 페로브스카이트 태양전지의 상업화를 위한 고효율, 고안정성 대면적 태양전지 모듈 제작에 새로운 방향 제시 기대 [그림1] 신소재공학부 정현석 교수, 이재찬 교수, 에너지과학과 안태규 교수 신소재공학부 정현석 교수(공동 제1저자 Jun Zhu 박사과정), 이재찬 교수(공동 제1저자 박슬용 석박사통합과정), 에너지과학과 안태규 교수 공동연구팀은 할라이드 페로브스카이트 소재에 강산화제 물질을 도입해 태양전지 모듈의 에너지 변환 효율을 높이는 새로운 기술을 개발했다고 밝혔다. 할라이드 페로브스카이트는 높은 광흡수율, 광여기된 전자와 정공의 긴 수명 등 태양전지의 소재로서 뛰어난 특성을 보여준다. 최근 이를 활용한 태양전지는 이미 상업화된 태양전지보다 높은 에너지 변환 효율을 보여 차세대 태양전지 소재로 큰 주목을 받고 있다. 하지만 할라이드 페로브스카이트에 본질적으로 존재하는 할라이드 공공과 같은 결함은 전자의 국부화를 유도해 비방사성 재조합을 유도하는 결함복합체를 형성, 광여기된 전자와 정공의 수명을 급격히 감소시킨다. 이로 인해 할라이드 페로브스카이트의 태양전지 소재로서 뛰어난 특성들이 충분히 활용되지 못했다. 이에 연구진은 강산화제인 이황화 포름아미딘 이온을 첨가하여 페로브스카이트 결함에 국부화된 전자를 제거했다. 이황화 포름아미딘 이온은 강한 산화제로서 다른 물질의 전자들을 빼앗아 산화시키는 성질을 갖고 있으며, 페로브스카이트 내에서도 요오드 공공에 국부화된 전자를 제거했다. [그림2] 그림 1은 일반적인 포름아미드요오드화납(FAPbI3) 내 요오드 공공에 국부화된 전자가 비방사성 재조합 중심역할을 하는 결함 복합체를 만드는 과정의 개략도이며, 그림 2의 개략도에서 보는 것과 같이 포름아미드요오드화납 내 이황화 포름아미딘은 요오드 공공에 전자가 국부화되는 것을 막아 결함복합체의 생성을 효과적으로 억제한다. 본 연구에서는 이황화 포름아미딘 이온이 페로브스카이트 구조에 안정적으로 통합되며 요오드 공공의 국부화된 전자를 빼앗아 비방사성 재조합 중심이 되는 결함복합체의 형성을 효과적으로 억제하는 것을 제일원리계산을 통해 밝혔으며, 이를 바탕으로 제작된 페로브스카이트 소재에서 광여기된 전자와 정공의 수명이 향상되는 것을 실험적으로 입증했다. 또한 이황화 포름아미딘 이온은 페로브스카이트 소재 합성과정 중 전구체들이 중간상을 형성하도록 유도해 제작된 페로브스카이트의 결정성 및 결정립계의 크기를 개선해 소재의 특성과 안정성을 더욱 향상시키는 것을 확인했다. [그림3] 그림 3은 이황화 포름아미딘을 첨가한 페로브스카이트를 활용하여 제작한 태양전지 모듈이며, 그림 4와 같이 대면적의 태양전지 모듈에서 매우 높은 에너지 변환 효율을 보여주고 있다. 연구진은 “이황화 포름아미딘 이온이 첨가된 페로브스카이트를 이용한 태양전지는 단위 셀뿐만 아니라 넓은 면적의 태양전지 모듈에서 20% 이상의 우수한 효율을 나타냈다”며 “본 연구는 향후 페로브스카이트 태양전지의 상업화를 위한 고효율, 고안정성의 대면적 태양전지 모듈 제작에 새로운 방향을 제시할 것으로 기대된다”고 전했다. 본 연구는 한국연구재단, 과학기술정보통신부 정보통신기획평가원, 한국과학기술정보연구원 슈퍼컴퓨팅센터의 지원으로 수행되었으며, 연구 성과는 국제학술지 에너지&엔바이론멘탈 사이언스(Energy & Environmental science, IF 38.532)에 7.30(금)에 게재되었다. ※ 논문명 : Formamidine disulfide oxidant as a localised electron scavenger for >20% perovskite solar cell modules ※Formamidine disulfide oxidant as a localised electron scavenger for >20% perovskite solar cell modules - Energy &Environmental Science (RSC Publishing)
-
- 작성일 2021-08-31
- 조회수 2155
-
- 이준영 공학교육혁신센터장, X-Corps 실전문제연구단 협의회장 선임
- 이준영 공학교육혁신센터장, X-Corps 실전문제연구단 협의회장 선임 우리 대학 이준영(화학공학/고분자공학부 교수 겸 기획조정처장) 공학교육혁신센터장이 작년에 이어 올해에도 현장맞춤형 이공계 인재양성사업단 “X-Corps 실전문제연구단 협의회”의 회장을 연임하게 되었다. 과학기술정보통신부와 한국연구재단의 지원으로 2017년부터 시작된 현장맞춤형 이공계 인재양성지원사업(이하 X-Corps 사업)은 이공계 대학(원)생 중심 다학제적 연구팀의 연구과제 지원을 통해 산업 현장의 실전 문제 해결 역량을 갖춘 현장 맞춤형 이공계 인재 양성을 목표로 한다. 현재 X-Corps 사업에는 전국 25개 대학의 실전문제연구팀 760여개 팀이 참여하고 있으며, X-Corps 협의회는 매년 전국 25개 대학 현장맞춤형 이공계 인재양성사업단의 실전문제연구팀의 우수 연구 성과 경진대회인 “엑스코어(X-Corps) 페스티벌”을 기획하고 개최하여 현장 맞춤형 이공계 연구 성과를 공유․확산하고 현장 맞춤형 이공계 인재 양성을 위해 산-학-관과 함께 협력하고 있다.
-
- 작성일 2021-08-19
- 조회수 1935
-
- 신소재공학과 강주훈 교수 연구팀, 반도체 이종접합을 활용한 3진법 소자 개발
- 신소재공학과 강주훈 교수 연구팀, 반도체 이종접합을 활용한 3진법 소자 개발 - 2진법 소자의 물리적 한계를 극복할 수 있는 차세대 반도체 소재 및 소자 기술 [그림 1] 신소재공학과 강주훈 교수 신소재공학과 강주훈 교수가 연세대학교 화공생명공학부 조정호 교수와 함께 3진법 연산이 가능한 차세대 반도체 소재 및 소자기술을 개발했다고 밝혔다. 최근 4차 산업혁명의 핵심인 AI, 자율주행, IoT 등의 기술에 대한 수요가 많아지면서 대규모 정보를 빠르게 처리하는 고성능 반도체 연구개발 또한 주목을 받고 있다. 현재 2진법 기반의 반도체 소자는 단위면적당 집적도 향상을 위한 물리적 한계에 봉착한 상태이며, 이에 짧은 정보처리 시간, 높은 성능, 낮은 소비전력 등의 조건을 만족하기 위한 새로운 패러다임으로 3진법 이상의 다진법 소자 구현에 관한 연구가 대안으로 등장했다. 이러한 난제를 해결하기 위하여 연구팀은 서로 다른 문턱전압을 갖는 두 종류의 반도체를 순차적으로 구동하는 방식을 통해 3진법 정보 처리를 위한 “0”, “1”, “2” 상태를 안정적으로 구현했다. 더불어 본 3진법 반도체 소자를 이용하여 다양한 논리 연산 또한 안정적으로 구동하는 것을 확인했다. 강주훈 교수는 “본 기술 구현을 위한 소자구조는 기존의 반도체 공정상의 큰 변경이나 추가 없이 웨이퍼 단위의 대면적 다진법 소자 구현이 가능하다는 점에서 기초연구를 넘어 실제 반도체 산업에 적용이 가능할 것으로 기대된다”고 밝혔다. [그림 2] 다진법 구현이 가능한 소자 구조의 모식도와 구동원리 연구진은 계산을 통해 이상적인 반도체 소재 조합을 효율적으로 설계하고 실제 구현을 통해 3진법을 초과하는 다진법 연구에 본 기술을 확장하여 적용시킬 계획이다. 본 연구는 과학기술정보통신부의 신진연구자지원사업, 중견연구자지원사업, 기초연구실지원사업 등의 지원을 받아 수행되었으며, 소재 분야의 세계적 권위지인 Advanced Materials (Impact Factor=30.849, JCR ranking 상위 2.2%)'에 7.22(목) 출판되었다. 아울러 연구진은 관련 연구 동향을 다룬 내용을 4.21(수) Advanced Science(Impact Factor=16.806, JCR ranking 상위 5.2%)에 표지논문으로 출판한 바 있다. ※ 논문명 : Multi-State Heterojunction Transistors Based on Field-Effect Tunneling-Transport Transitions ※ 논문 출처 : https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202101243
-
- 작성일 2021-08-18
- 조회수 2069
-
- 화학공학/고분자공학부 김동환 교수 연구팀, 초소형·초고효율 마이크로레이저 개발, 원자의 무질서 구조에서 답을 찾다
- 화학공학/고분자공학부 김동환 교수 연구팀, 초소형·초고효율 마이크로레이저 개발, 원자의 무질서 구조에서 답을 찾다 화학공학/고분자공학부 김동환 교수 연구팀(제1저자 문병석 박사)이 한국과학기술원(KAIST) 김영진 교수, 울산과학기술원(UNIST) 곽상규 교수와의 공동연구를 통해, 원자 단위의 무질서 구조를 갖는 새로운 상향변환 재료를 활용하여 마이크로레이저의 초소형화 및 초고효율화에 성공했다고 밝혔다. 이번에 개발된 마이크로레이저는 머리카락 두께의 수십 분의 일만큼 작음에도 불구하고 광 집적회로(Photonic Integrated Circuits)의 광원 역할을 하는 핵심적인 소자로, 인텔의 광통신 칩(Intel® Silicon Photonics)에 사용되는 등 광학 소자의 새로운 미래로 주목받고 있다. 이에 많은 국내외 연구진은 마이크로레이저를 초소형화하고, 적은 에너지로 구동할 수 있도록 노력해왔다. 하지만 레이저는 소형화할수록 빛을 가두고 증폭시키기기 어려워 소형화와 효율성을 모두 만족하는 레이저 개발에 어려움이 있었다. 공동연구진은 이와 같은 기존 과학계의 한계를 레이저 재료 내에서 에너지 손실을 최소화 할 수 있는 기술을 통해 극복했다. 본 연구를 통해 개발된 상향변환 마이크로레이저는 실용화 단계를 거쳐 ‘단일 분자 수준 생체분자 검출’, ‘살아있는 세포 내부 생체분자 농도 실시간 모니터링’ 등 의료 진단기술의 수준을 끌어올릴 수 있다. 또한 광 집적회로의 광원으로도 사용이 가능해 차세대 고부가가치 분야의 핵심기술로 활용될 것으로 기대된다. 김동환 교수는 “본 연구는 기존에 널리 사용되어온 결정질 구조의 상향변환 재료의 고정관념을 벗어나 재료의 무질서 구조를 적극적으로 활용함으로써 마이크로레이저의 소형화뿐만 아니라 효율성 한계까지 극복한 최초의 사례이며, 향후 제조 공정 자동화 및 집적화를 통해 활용성을 극대화할 수 있을 것으로 기대한다”고 연구 의의를 밝혔다.
-
- 작성일 2021-08-09
- 조회수 2284
-
- 신소재공학부 김상우 교수 연구팀, 관성을 이용한 인체삽입형 에너지 하베스팅 기술 개발
- 신소재공학부 김상우 교수 연구팀, 관성을 이용한 인체삽입형 에너지 하베스팅 기술 개발 - 인체 움직임을 이용한 자가발전형 심장박동기 기술 개발 - 걸음 걸이당 심장박동기의 소모 전력과 유사한 40μW수준의 에너지 발전 - 향후 다양한 인체삽입형 의료기기의 동력원으로 활용 기대 [그림] 신소재공학부 김상우 교수, 유한준 박사 신소재공학부 김상우 교수(교신저자)와 유한준 박사(제1저자)는 에너지마이닝社 박현문 대표(공동 제1저자) 및 서울대학교병원 순환기내과 최의근 교수(공동저자) 연구팀과 함께 마찰전기 현상을 활용하여 인체 움직임에 의해 체내에서 발생하는 운동에너지를 전기에너지로 전환하는 동전 형태 건전지 크기와 유사한 인체삽입형 에너지 하베스팅 소자 기술을 개발했다고 밝혔다. 이는 인체 움직임을 이용하여 체내 의료기기를 충전할 수 있어, 기존 인체삽입형 의료기기의 동력원 문제를 해결할 수 있는 실마리를 제공한 것이다. 인체삽입형 의료기기는 한정적인 배터리 수명 문제로 인해 주기적으로 의료기기를 교체하는 재수술이 필요하고, 환자의 신체적, 경제적 손실을 일으키고 있다. 특히 인체삽입형 의료기기 중 심장박동기의 경우 전 세계적으로 신규 환자 및 재수술 건수가 지속적으로 증가하고 있으며, 의료기기의 동작 수명을 증가시키기 위해 시스템의 소모 전력을 최소화하려는 연구가 주로 진행됐다. ㅇ 의료기기의 소모 전력을 최소화하는 방안이 최우선적으로 연구되고 있지만, 시스템에서 소모하는 전력을 더 줄이기가 어렵고 오히려 더 많은 기능을 요구하고 있어 소모 전력이 증가하고 있다. 또한 체내삽입형기기의 소형화에 맞물려 배터리 크기 또한 소형화되고 있어 실제 체내삽입형기기의 사용시간이 증가하지 못하고 있다. 공동연구팀은 박스 속의 물체가 외부 움직임에 의한 관성으로 인해 쉽게 움직인다는 점에서 힌트를 찾았다. 의료용 소재로 완전히 밀폐된 환경에서도 신체 움직임에서 발생하는 관성과 중력에 의해 수직 운동하는 자유무게층과 고정된 물질층 간의 마찰에 의한 정전기 발생을 이용하여 전기에너지를 발전시켰다. 발전된 에너지는 전원 관리 집적 회로(PMIC, Power Management Integrated Circuit)를 이용해 배터리를 충전할 수 있음을 입증했다. 대형 동물에서 발생하는 다양한 움직임을 전기에너지로 변환하는 실험을 진행하였고, 다양한 움직임에서 에너지로 발전할 수 있는 점을 무선 계측 시스템을 통해 확인하였다. 나아가 발전소자의 무해성과 실제 동물 움직임을 활용하여 커패시터와 배터리를 충전할 수 있음을 검증하였다. 본 실험에서 발전소자가 발전하는 에너지양을 역산해 보았을 때, 심장박동기 구동 수명을 약 10% 이상 증가시킬 수 있을 것으로 예측되며, 향후 집적화된 소자의 개수를 증가시키면 발전 출력이 선형 증가할 것으로 기대된다. 나아가 본 실험에서는 자가발전형 심장박동기 시스템을 제안하였으며, 심장박동기가 정상 동작함을 실증하였다. 김상우 교수는 “본 연구는 마찰대전 기반 인체삽입형 에너지 하베스팅 기술로, 기존 무선 에너지 송신 기술과 다르게 전자파, 발열 등이 없어 체외로부터의 충전 없이 구동하는 자가발전 의료기기의 가능성을 제시해 주는 기술이다”며 “기존 연구결과가 제시하지 못했던 체내 배터리 충전 가능성, 자가발전형 심장박동기 시스템까지 실증하였으며, 추후 후속 연구를 통해 발전 효율을 극대화할 예정이다”라고 말했다. 본 연구는 과학기술정보통신부 나노미래소재원천기술개발사업, 중견연구자지원사업 등의 지원으로 수행되었으며, 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)'에 7월 16일(금) 온라인 게재되었다. ※ 논문명 : Self-rechargeable cardiac pacemaker system with triboelectric nanogenerators ※ 저자 : 김상우 교수(교신저자, 성균관대학교 신소재공학부), 유한준 박사(제1저자, 현 Northwestern University 박사후연구원), 박현문 박사(제1저자, 현 에너지마이닝 대표이사), 김무강 연구원(참여저자, 서울대학교병원), 김보성 연구원(참여저자, 성균관대 박사과정), 명현석 박사(참여저자, 에너지마이닝 연구원), 김태윤 박사(참여저자, 현 삼성반도체연구소), 윤홍준 박사(참여저자, 현 Northwestern University 박사후연구원), 곽성수 박사(참여저자, 현 Northwestern University 박사후연구원), 김지혜 박사(참여저자, 현 Northwestern University 박사후연구원), 황태호 박사(참여저자, 전자부품연구원), 최의근 교수(참여저자, 서울대학교병원 순환기내과)
-
- 작성일 2021-08-05
- 조회수 1867
-
- 신소재공학부 조영기 학생, 한국발명진흥회 주관 산학사업팀 운영사업 '지식재산능력시험' 수상
- 신소재공학부 조영기 학생, 한국발명진흥회 주관 산학사업팀 운영사업 '지식재산능력시험 한국발명진흥회는 1일(목) 서울 역삼동에 위치한 한국지식재산센터에서 제22회 지식재산능력시험(IPAT, Intellectual Property Ability Test) 성적 우수자 시상식을 개최했다고 밝혔다. 지식재산능력시험(IPAT, Intellectual Property Ability Test)은 공공기관인 한국발명진흥회가 주관하는 지식재산 실무역량 검증시험으로 2018년 1월부로 국가공인을 받은 국내 최초 지식재산분야 국가공인 민간자격증이다. 또한, 국가공인 자격시험(IPAT) 학점인정기준 신설(2020.12.)로 지식재산능력시험 등급(1~4등급)에 따라 최대 25학점이 인정되어, 지식재산학사 학위 취득 시 학점은행제를 통해 자격학점이 반영되는 공신력을 갖춘 시험이다. 지식재산능력시험(IPAT)은 객관식 5지선다형, 총 60문항(990점 만점)이 출제되고, 지식재산제도, 창출, 보호, 활용 등 지식재산 전 분야에 관한 기본지식과 실무능력을 객관적으로 검증할 수 있으며, 2010년부터 지금까지 총 21회에 걸쳐 5만 4,000여 명이 응시했다. 이번 시상식에서는 최우수 점수 획득자 김솔(취업준비중)씨에게 상금 100만원, 학생부문 1등 조영기(성균관대)씨와 일반부문 1등 박은혜(㈜다솔과학)씨에게 상금 50만원, 학생부문 2등 정지환(연세대)씨와 일반부문 2등 권재현(셀트리온)씨에게 상금 20만원과 상장이 수여됐다. 제22회 시험에서 최고점(925점)을 획득한 김솔 씨는 “지식재산 분야로의 취업을 희망하고 있고, 그간 다양한 기관에서 인턴이나 계약직으로 근무를 하면서 확보한 지식재산 지식을 취업역량으로 활용하고 싶었는데, IPAT이 그에 걸맞은 시험이라고 생각했다.”고 밝혔다. 대기업에서 지식재산 업무를 맡고 있는 권재현씨는 “지식재산의 기본 이론뿐만 아니라, 경영전략 등 현장에서의 활용도를 생각하여 시험을 치르게 되었다.”고 소감을 밝혔다. 한국발명진흥회 고준호 상근부회장은 “본 시험이 지식재산 분야의 전문 인력을 꿈꾸는 대학(원)생 뿐만 아니라, 산업계의 지식재산 역량 측정을 위한 도구로써도 널리 활용될 수 있도록 기업 및 지식재산 유관기관과도 적극적으로 협력해 나갈 것”이라고 강조했다. 지식재산능력시험(IPAT) 정기시험은 매년 5월, 11월 넷째 주 토요일에 실시되며, 하반기 시험은 11월 27일(토) 전국 주요 도시에서 시행된다. 하반기 시험 접수 일정은 시험 공식 홈페이지를 통해 확인할 수 있으며, 시험 준비는 물론 지식재산의 기본 지식을 학습할 수 있는 온라인 지식재산 교육과정과 문제풀이과정도 개설되어 있다.
-
- 작성일 2021-08-03
- 조회수 1770
-
- 신소재공학부 김선국 교수 연구팀, 대면적 이황화몰리브덴 기반 초고민감 이미지센서 개발
- 신소재공학부 김선국 교수 연구팀, 대면적 이황화몰리브덴 기반 초고민감 이미지센서 개발 [그림] MoS2 이미지센서 어레이의 구조 모식도, 사진, 회로 2차원 나노판상 구조의 반도체 물질인 이황화 몰리브덴을 손바닥 크기 대면적으로 합성하고 이를 적용해 만든 민감도 높은 이미지센서가 국내 연구진에 의해 개발됐다. 7일 한국연구재단에 따르면 성균관대 김선국 교수 연구팀이 상용 반도체 증착장비를 이용할 수 있는 합성법으로 만든 이황화 몰리브덴 기판으로 기존보다 민감도를 100배 가량 높인 이미지센서를 제작했다. 연구팀은 우선 물리적 기상증착법에 화학적 기상증착법을 더한 2단계 기상증착법으로 실리콘 웨이퍼(4인치)에 균일하게 이황화 몰리브덴을 성장시켰다. 연구팀은 물리적 기상증착에 사용된 실험실 수준의 4인치 증착설비 대신 상용 설비를 활용할 경우 면적확장이 가능할 것으로 기대하고 있다. 이렇게 만들어진 이황화 몰리브덴을 광전자소재층으로 이용해 빛을 전기신호로 바꾸는 이미지센서를 실제 제작한 결과 높은 민감도(광반응성 120 A/W)로 구동했다. 실제, 자율주행 등에 적용되는 CMOS 이미지센서의 광반응성이 ~0.5A/W 수준인 점을 고려할 때 상당히 높은 수준이라는 게 연구진의 설명이다. 더 나아가 성분분석과 시뮬레이션을 통해 높은 광반응성의 원인도 알아냈다. 이는 높은 광반응성이 광센서 등 다양한 광검출기로의 응용가능성을 뒷받침하는 것이다. 연구팀은 이황화 몰리브덴 등 전이금속 칼코젠 화합물로 웨어러블 기기, 디스플레이 등에 쓰이는 전자소자를 만들 수 있다면 유연성과 투명성을 높여 사용자 친화적 인터페이스 구현에 기여할 수 있을 것으로 예상했다. 다만, 합성과정에서의 전기적 특성 저하를 해결할 대면적 성장법에 대한 연구가 지속적으로 이뤄져야 할 것으로 보인다. 한편, 이번 연구성과는 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션스’ 6월11일자 온라인판에 게재됐다.
-
- 작성일 2021-08-02
- 조회수 1774
-
- 신소재공학부 조형균 교수 연구팀, 이방성 반도체 소재를 활용한 불규칙 저농도 독성이산화질소 탐지용 메모리 타입 센싱 시스템 제시
- 신소재공학부 조형균 교수 연구팀, 이방성 반도체 소재를 활용한 불규칙 저농도 독성이산화질소 탐지용 메모리 타입 센싱 시스템 제시 [그림] 신소재공학부 조형균 교수 연구팀, 공동 제1저자 김영빈 박사, 정성현 박사과정 신소재공학부 조형균 교수 연구팀(공동 제1저자 김영빈 박사, 정성현 박사과정)은 일반적인 고농도 독성이산화질소 가스에 대한 경보 기능뿐만 아니라, 불규칙적/지속적 노출에 따른 누적량을 탐지하는 진보적 기능을 모두 탑재한 메모리 타입 가스 센싱 시스템을 제시했다고 밝혔다. 기존의 독성 가스 센싱 시스템은 치사량 이상의 순간적인 독성가스 노출을 탐지하여 시그널을 생성하는 것이 주된 기능이지만, 실생활에서는 치사량 이하 저농도 독성가스가 불규칙적이고 지속적으로 체내에 누적되어 치사량을 넘는 상황이 발생한다. 불규칙적인 가스 노출 환경에 따른 시그널을 생성하기 위해선 구동 및 자발적 회복기능이 동일한 환경에서 이뤄져야 하지만, 기존에 연구된 산화물 반도체와 같은 소재는 강한 화학흡착 기구를 통해 구동되기 때문에 불규칙적인 가스 노출 환경에 대한 시그널 생성에 어려움이 있었다. 이에 연구팀은 저차원 결정구조 반도체인 안티모니 셀레나이드(Sb2Se3) 나노플레이크(Nanoflake)를 디자인 및 개발하고, 이를 기반으로 고농도에서의 비상 경보기능과 저농도에서의 메모리타입 가스 센싱이 모두 가능한 시스템을 구현했다. 일반적으로 저차원구조 소재 기반 가스 센싱은 결함이 존재하지 않는 반 데르 발스(van der Waals) 면에서 발생하는 물리적 흡착 (Physisorption)에 의해 상온에서 구동가능하며, 산화물 기반 센싱 소재의 끊어진 결합, 즉, 댕글링 본드(Dangling bonds) 면에서는 고온에서 반응하는 화학적 흡착(Chemisorption)을 통해 구동한다. Sb2Se3 나노플레이크 구조는 이방성 2차원 결정구조로 인해, 형성된 표면이 반 데르 발스 결정면과 댕글링 본드 결정면으로 이루어지는 이방성을 보이며, 상온 및 고온에서 모두 이산화질소 탐지가 가능하다. 특히 기존소재와 달리, 본 Sb2Se3 가스 센서는 상온에서도 매우 낮은 구동전압(1V)만을 필요로 하며, 자발적 회복 기능으로 별도의 처리 없이 지속적인 구동이 가능하다. 연구팀은 2차원 결정구조를 가지는 Sb2Se3 나노플레이크 구조를 가지는 전도성 재료의 결정면에 따른 물리흡착기구와 화학흡착기구를 적극 활용하여 상온 구동 및 자발적 회복기능을 갖는 메모리타입의 센싱 시스템의 구현이 가능하게 하였다. 조형균 교수는 “Sb2Se3 가스 센서 개발을 통해 치사량을 넘는 고농도 가스에 대한 비상경보 기능을 포함해, 극미량의 불규칙적이고 지속적인 노출 환경에서 체내에 누적됨에 따라 치사량을 넘을 수 있는 상황을 실시간으로 확인할 수 있도록 하는 메모리타입 센싱 시스템을 구현한 것은 큰 의미가 있다”고 말했다. 본 연구는 국가연구과제 "광전기화학반응의 이론적 한계를 초월한 신개념 소재/공정/구동 모델 연구(Design of novel material/process/operation capable of exceeding theoretical limitations of the photoelectrochemical reaction”(No.2021R1A2C3011870)와 “스마트 플랫폼 첨단소재 개발연구 (Development of Advanced Materials for Smart Platform)” (No.2019R1A6A1A03033215)의 지원을 받아 수행되었으며, 소재과학(Materials science) 분야 상위 4.33% 이내의 세계적인 학술지인 ‘Advanced Functional Materials (IF 18.808)에 2021년 6월 온라인 게재되었다.
-
- 작성일 2021-08-02
- 조회수 1804
-
- 화학공학/고분자공학부 김진웅 교수 연구팀, 대봉엘에스와 '생체조직 접착제'와 '표적지향형 약물 전달 시스템' 개발 나서
- 화학공학/고분자공학부 김진웅 교수 연구팀, 대봉엘에스와 '생체조직 접착제'와 '표적지향형 약물전달시스템' 개발나서 원료의약품 및 화장품소재 전문기업 대봉엘에스(대표 박진오)가 성균관대학교 김진웅 교수팀과 협업해 의료기기 소재 개발에 나섰다고 7일 밝혔다. 대봉엘에스와 김진웅 교수팀은 '생체조직 접착제'와 '표적지향형 약물 전달 시스템'을 개발할 예정이다. '생체조직 접착제'는 인체 내외 조직의 상처 봉합, 지혈 등 다양한 임상 분야에 사용되는 의료기기로 전 세계 인구 고령화와 함께 시술 편이성, 시간 효율성, 심미성 등의 장점이 있어 관련 시장이 급성장하고 있다. 인체의 장기는 대부분 점막으로 덮여 있기 때문에 접착과 봉합이 어렵고 쉽게 출혈을 유발하기 때문에 이를 극복할 수 있는 강력한 접착력 및 생체 적합성을 갖는 생체조직 접합 소재 기술이 요구되는 실정이다. 대봉엘에스가 개발에 나선 신개념 피부 접착 기술을 활용하게 되면 기존 접착 기술보다 간편하고 빠른 상처 봉합, 치유 유도, 유해물질 차단, 물성의 한계 극복 등은 물론 접근성이 떨어지는 부위의 정확한 봉합이 가능해질 것으로 기대하고 있다. 두 번째 개발 중인 의료기기는 아토피 피부염 치료 증진을 위해 나노 전달 기술을 활용한 '표적지향형 약물 전달 시스템'이다. 이 의료기기 소재는 피부염 치료 효과를 증진할 수 있는 나노 전달체를 개발해 아토피 피부염 치료 증진을 목표로 하고 있다. 약물 전달 시스템은 △ 체내 특정 부위에 선택적 약물 송달 △ 불필요한 부위로의 이행 억제 △ 표적에 도달할 때까지 통과 장벽 극복 △ 송달 패턴을 제어해 종합적인 재현성 △ 도달 효율성 △ 치료 효과 증대를 위해 고안된 기술이다. 이는 약물 체내 거동의 제어를 통해 약물 투여의 최적화를 달성하고자 하는 약물전달 시스템의 사고방식 중에서도 가장 기본적이고 중요한 개념이다. 대봉엘에스 관계자는 "완벽한 접착력과 안전한 접착제가 개발된다면 상처의 봉합이나 누출을 막기 위해 인체 대부분의 장기에서 다양하게 이용할 수 있어 환자에게 큰 도움을 줄 것"이라면서 "또한 나노 전달체의 기술과 표적지향형 약물전달 시스템 기술은 차세대 정밀 의료기기 개발에도 파급 효과가 크고, 아토피 피부염 치료를 하는 데 결정적인 역할을 할 수 있을 것으로 기대하고 있다"고 전했다.
-
- 작성일 2021-07-30
- 조회수 1736