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- 건축학과 김도년 교수, KBS '이슈PICK! 쌤과 함께'에서 <도시는 미래를 어떻게 준비하는가>라는 주제로 강연
- 건축학과 김도년 교수, KBS '이슈PICK! 쌤과 함께'에서 <도시는 미래를 어떻게 준비하는가>라는 주제로 강연 도시는 바로 우리 삶의 역사이자 ‘문명’과 ‘문화’가 생성되고 소멸되는 곳이다. 역사가 진화되듯 도시도 시대의 문제를 풀면서 진화했다. 특히, 전 세계적으로 기후 위기 시대가 도래한 가운데 ‘온실가스 감축’과 ‘탄소중립’은 이제 도시에서 중요한 핵심가치가 됐다. 과연, 이런 위기 속에서 기후 문제의 주범으로 꼽히는 도시는 어떤 모습으로 바뀌어야 하는가? 그리고, 우리나라가 개최하는 최초 환경 분야 다자 정상회의인 ‘P4G 서울 정상회의’를 통해 새로운 글로벌 패러다임으로 자리 잡은 탄소중립의 미래도시 모델과 비전을 제시해본다. 기술이 발전하듯, 도시는 진화한다! 우리나라의 도시지역 거주 인구 비율은 91.80%, 우리 삶의 터전인 도시는 ‘인류의 역사’이자 다양한 사상과 예술이 만들어지고 전파되는 중심지다. 세월이 흐르며 기술이 발전하듯 도시도 사람과 환경의 상호작용에 의해 변화하고 진화되어 왔다. 19세기까지만 해도 오염물질을 쏟아내는 공장과 매캐한 공기로 ‘악의 소굴’, ‘질병의 진원지’로 비유되던 도시. 어떻게 지금의 모습으로 변화했을까? 대한민국에는 40년 후의 ‘미래도시’가 있다 우리나라에도 극적인 변화를 보여준 도시가 있다. 바로 첨단 미디어 산업의 중심지로 불리는 ‘상암 디지털미디어시티’! 1978년 서울 쓰레기매립장으로 지정된 상암 ‘난지도’는 길이 2km, 폭 1km, 높이 100m 규모의 쓰레기 산이었다. 도시의 골칫거리인 상암을 50년 후 미래도시로 탈바꿈시키고, 2002 월드컵 주경기장을 건설하기 위해 추진된 ‘상암 새천년 신도시 프로젝트’는 쓰레기 매립지가 4만 5,000여개의 일자리, 연간 20조 원대의 매출을 창출하는 미래도시로 변화하게 된 과정을 상암 도시설계 프로젝트 마스터플래너 김도년 교수가 직접 전한다. 도시는 어떻게 미래에 대응하는가? 도시의 발달로 ‘기후변화’가 인류의 미래를 위협하는 문제로 떠오르고 있다. 오늘날의 도시는 전 세계 80% 이상의 에너지 소비, 70%의 온실가스 배출, 70%의 폐기물을 발생시키는 공간으로 기후변화와 밀접한 관련이 있다. 최근 해외 도시에서는 기후변화에 대응하기 위해 이산화탄소의 배출량을 ‘0’으로 만들기 위한 탄소중립을 스마트 인프라에 적용하고 있다. 에너지 효율을 높이는 설계를 통해 세계적인 스마트 시티 모델로 꼽히는 ‘런던 베딩톤 제로 에너지 단지(BedZED)’ 세계 최대 규모의 태양 전지판과 자연 환기 시스템을 보유한 최첨단 친환경 건물 ‘애플 파크(Apple Park)’ 혁신적인 기술은 물론 인류 모두의 과제인 탄소중립 도시의 가능성을 연 곳들을 살펴본다. 탄소중립을 향한 발걸음 : 2021 P4G 서울정상회의 2015 파리기후변화협약 채택 이후 탄소중립에 대한 인식이 강화되고, 코로나19 사태로 기후변화의 심각성에 대한 인식이 확대되면서 탄소중립 실현을 위해 각 국가의 정상들이 한자리에 모였다. 바로, 오는 5월 30일부터 이틀간 서울에서 열리는 ‘2021 P4G 서울 정상회의’! P4G는 ‘Partnering for Green Growth and Global Goals 2030’의 약자로 기후변화에 대응하고 지속 가능한 발전 목표를 달성하기 위한 국제 연대이다. 이번 P4G 정상회의는 파리협정과 2050 탄소중립 이행 첫해인 올해 우리나라가 주최하는 ‘최초의 환경 분야 다자 정상회의’라는 점에서 의미가 각별하다. 기후위기의 원인이자 해결의 실마리인 도시! 김도년 교수와 함께 건강하고 건전한 미래도시의 모습을 알아보고, ‘P4G 서울 정상회의’를 통해 탄소중립을 위해 도시가 나아가야 할 방향을 제시해본다. 김도년 프로필 : 성균관대학교 건축학과 교수. 도시설계 및 단지계획 관련 과목을 강의한다. 성균관대학교에서 건축을, 미국 프랫 인스티튜트(PRATT INSTITUTE) 건축대학원에서 도시설계를, 서울대 건축학과에서 도시설계와 단지계획을 공부했다. 서울시정개발연구원 도시설계연구팀장을 역임하였으며, 노유동과 명동 가로환경을 주민들과 함께 계획했고, 상암 디지털미디어시티(DMC) 마스터플랜과 2012 여수 엑스포 마스터플랜, 서울시 도심재창조 기본계획, 용산지역 개발계획 등을 수립했다. 저서로는 『인간을 위한 미래-대한민국 석학 8인이 대전환기 인류의 미래를 통찰한다(공저)』, 『도시설계-장소 만들기의 여섯 차원,Public Places-Urban Spaces(공저)』이 있다. <이슈PICK! 쌤과 함께> 김도년 성균관대학교 건축학과 교수편은 5월 23일 일요일 저녁 7시 10분 KBS 1TV를 통해 방영된다. *이슈 픽 쌤과 함께-정보 : 한 치 앞 미래도 예측하기 힘든 불분명한 시대! 지금 우리는 무엇을 준비하고 어떤 정보를 알아야 하는가? 앞으로 경제는 어떻게 될지, 우리 사회는 어떻게 바뀔지, 자녀 교육은 어떻게 시켜야 하는지, 궁금하지만 제대로 알려주는 매체는 없다. 한발 앞서 시대를 읽을 수 있는 강의, 거대 담론 속에서 내 삶의 지표를 찾을 수 있는 강의, 마음의 힐링을 주는 강의, 이슈를 다루지만 결코 지루하거나 어렵지 않게 전달하는 강의 방송이다. 회차마다 출연하는 강사들이 시청자들의 관심을 끌고 있다. 공식영상으로 볼 수 있으며 최고 시청률은 7.4%(닐슨코리아 제공)를 기록했다. 출연진은 이승현, 이종혁, 강유미, 윤하, 유민상, 슈카 등이다.
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- 작성일 2021-06-15
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- 김종욱 박사과정 연구원 연구팀(지도교수 화학공학과 김태일 교수), 땀 검사로 건강 상태를 진단할 수 있는 무선 전자패치 개발
- 김종욱 박사과정 연구원 연구팀(지도교수 화학공학과 김태일 교수), 땀 검사로 건강 상태를 진단할 수 있는 무선 전자패치 개발 앞으로 땀을 배출하는 양과 속도, 성분 등을 실시간으로 분석해 질병을 진단할 수 있게 될 전망이다. 땀 검사로 건강 상태를 진단할 수 있는 전자 패치가 국내 연구진에 의해 개발됐기 때문이다. 한국과학기술원(KAIST) 권경하 교수와 성균관대 김종욱 박사과정 연구원 연구팀은 땀 검사로 건강 상태를 진단할 수 있는 무선 전자 패치를 개발했다고 6일 밝혔다. 최근 땀을 이용해 체내 수분 상태, 스트레스, 체온 조절 등 생체 지표를 측정하는 연구가 활발히 진행되고 있다. KAIST에 따르면 땀과 화학 시약의 변색 반응을 이용해 다양한 생체 지표 수집이 가능하지만, 정확한 측정을 하려면 땀의 유량과 총손실을 실시간으로 측정하는 기술이 요구된다. 이에 연구팀은 단위 시간당 흐르는 땀의 양(체적 유량)과 함께 땀 내 염화물·포도당·크레아틴·수소이온 등 성분의 농도와 종류를 실시간으로 측정하고 분석할 수 있는 미세 유체 시스템을 개발했다. 연구팀은 우선 피부와 맞닿는 패치의 미세 유체 채널 위에 저전력 열원을 부착했다. 그 결과 열원 상류에서 하류로 땀이 전달되면서 온도 차이가 생기는 점에 착안해 땀 배출 속도를 측정하는 데 성공했다. 이를 통해 활발한 신체활동 때 1분당 최대 5㎕(마이크로리터·100만분의 1ℓ)로 흐르는 땀 속도를 측정할 수 있다. 이렇게 측정한 데이터는 스마트폰 애플리케이션(앱)을 통해 편리하게 실시간으로 확인할 수 있다. 이러한 기술은 낭포성 섬유증, 당뇨병, 신장 기능 장애, 대사성 알칼리증 등 진단에 활용할 수 있다. 권 교수는 “전자 패치를 운동 후 탈수 증세 감지 등 평상시 건강 관리에도 적용할 수 있다”며 “피부 근처 혈관의 혈류 속도를 측정하거나 약물 방출 속도를 실시간으로 측정해 정확한 투여량을 계산하는 등 연구에도 활용할 수 있을 것”이라고 말했다. 이번 연구 결과는 국제 학술지 ‘네이처 일렉트로닉스’(Nature Electronics) 지난 3월 29일 자에 실렸다.
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- 작성일 2021-06-01
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- 글로벌차세대핵심인재양성 사업단, 산업혁신인재성장지원 사업 선정
- 글로벌차세대핵심인재양성 사업단, 산업혁신인재성장지원 사업 선정 [그림] 화학공학/고분자공학부 김동환 교수 우리 대학은 산업통상자원부(전담기관: 한국산업기술진흥원)가 지원하는 「산업혁신인재성장지원(해외연계)사업」에 최종 선정되었다고 밝혔다. 선정된 사업단은 “글로벌차세대핵심인재양성 사업단”으로, 3년간 정부지원금 약 30억 원을 받는다. 본 사업단은 지난 2019년~2020년 1단계 사업을 충실히 수행해 7개 국가에 28명의 우수연구자를 해외파견한 바 있으며, 올해부터 향후 3년간 첨단소재 분야를 중심으로 차세대반도체와 미래자동차 분야의 해외 우수 기관과 협력체계를 갖추고 잠재력 있는 본교 석박사 재학생 또는 박사후 연구원을 선발하여 6~12개월간의 해외파견 연구를 전액 지원할 계획이다. 연구책임자인 성균관대 화학공학/고분자공학부 김동환 교수는 “혁신성장 연구 분야에 개방형 혁신 플랫폼을 구축하고 글로벌 가치를 창출하는 혁신 공학인재의 성장을 지원하겠다”고 밝혔다. 자세한 내용은 본 사업을 추진하고 있는 국제협력융합바이오연구소 홈페이지(pbrc.skku.edu)에서 확인할 수 있다.
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- 작성일 2021-06-01
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- 신소재공학부 백정민 교수 공동 연구팀, "냉각소자 필요없는 열영상센서 개발…스마트폰·자율주행 적용"
- 신소재공학부 백정민 교수 공동 연구팀, "냉각소자 필요없는 열영상센서 개발…스마트폰·자율주행 적용" 국내 연구진이 냉각소자가 필요한 기존 열영상센서와 달리 냉각소자 없이도 100℃에서 안정적으로 작동하는 열영상센서를 개발, 스마트폰으로 체온을 측정하고 자율주행자동차에도 적용할 수 있는 길을 열었다. 한국과학기술연구원(KIST)은 광전소재연구단 최원준 박사팀과 전자재료연구단 백승협 박사팀이 성균관대 백정민 교수팀과의 융합연구로 100℃에서도 냉각소자 없이 동작하는 열열상센서를 개발, 기존 열영상센서의 가격과 작동온도 문제를 극복할 수 있게 됐다고 밝혔다. [그림] 열영상센서에 사용되는 저항온도계(볼로메터) 소자의 주사전자현미경 이미지(왼쪽)와 모식도(오른쪽) 열영상센서는 인체나 물체가 방출하는 열을 감지해 영상화하는 센서로 야간작전 등 군사용 기술로 활용돼 왔으며 최근에는 신종 코로나바이러스 감염증(코로나19) 확산 후 건물 출입관리 등에서 비접촉식 체온 측정을 위한 열열상 온도계로 이용되고 있다. 온도에 따라 저항이 변하는 물질을 이용하는 기존 열영상센서는 온도가 높아지면 저항값이 작아지면서 센서의 민감도가 급격히 떨어져 냉각소자로 이를 식혀줘야 하는 단점이 있다. 고사양 냉각소자의 경우 가격이 200만원이 넘는 등 고가이며, 열영상센서 원가의 10% 이상을 차지하고 전력 소모가 커 스마트폰이나 자율주행 자동차 등에 적용하는 데 걸림돌이 돼 왔다. 열영상센서를 작동 중 열이 발생하는 스마트폰에 내장하기 위해서는 85℃에서, 자율주행 자동차에 사용하기 위해서는 자동차 전장부품 기준인 125℃에서 문제없이 안정적으로 동작해야 한다. 연구팀은 이 연구에서 이산화바나듐(VO₂) 박막을 이용해 열에서 발생하는 적외선을 감지해 전기신호로 바꾸는 소자를 제작하고 여기에 이전 연구에서 태양전지가 원적외선을 더 잘 흡수할 수 있게 하기 위해 개발한 흡수체를 적용해 100℃에서 냉각소자 없이 안정적으로 작동하는 열영상센서를 개발했다. 연구팀은 초기 연구목표는 85℃에서 안정적으로 작동하는 열영상센서를 개발하는 것이었으나 제작된 소자는 100℃에서도 상온에서와 동일한 수준으로 적외선 신호를 얻을 수 있다고 설명했다. 또 응답속도가 기존 열영상센서의 초당 30~40프레임 수준을 뛰어넘어 100프레임의 화상 촬영이 가능해 자율주행 자동차에 사용할 수 있다고 연구팀은 밝혔다. 열영상센서는 야간 악천후 상황 등에서 자율주행 자동차가 사람 등 생명체를 감지할 수 있게 해 안정성을 높이는 데 활용될 수 있다. 연구팀은 국내 기업 등과 스마트폰에 내장용 열영상센서 개발을 추진하고 있으며, 125℃에서 작동하는 저항온도계 소재를 개발해 자율주행 자동차용 열영상센서로 개발하는 후속 연구를 하고 있다. KIST 최원준 박사는 "이번에 개발한 열영상센서는 제작 가격을 획기적으로 낮출 원천기술로 기존 소자보다 민감도와 동작 속도가 우수하다"며 "앞으로 스마트폰 및 자율주행 자동차용 센서로 활용에 속도가 붙을 것으로 기대한다"고 말했다. 이 연구결과는 박막분야 학술지 '응용 표면 과학'(Applied Surface Science) 최신호에 게재됐다.
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- 작성일 2021-05-28
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- 화학공학과 조슈아 잭맨 교수 연구팀, 꽃가루를 활용한 친환경 스펀지 개발
- 화학공학과 조슈아 잭맨 교수 연구팀, 꽃가루를 활용한 친환경 스펀지 개발 - 꽃가루를 활용한 친환경 재료로 플라스틱을 대체하고 해양 수질오염 해결 기대 [그림1] 꽃가루 스펀지의 오일 흡수 테스트 우리 대학은 화학공학과 조슈아 잭맨(Joshua Jackman) 교수와 황영규 박사가 난양공과대학교(NTU) 조남준 교수와 함께 해양 기름 유출과 같은 수질 오염 문제를 해결할 수 있는 해바라기 꽃가루를 활용한 친환경 스펀지를 개발했다고 밝혔다. 최근 환경오염의 심각성으로 인해 친환경 재료 개발에 대한 관심이 높아지면서 자연 재료를 활용한 연구가 각광받고 있다. 특히 꽃가루는 식물계의 다이아몬드라고 알려져 있을 만큼 화학적, 기계적 안정성이 뛰어나지만 수분을 위해 사용되는 양을 제외한 대부분은 버려지고 있다. 이에 연구팀은 꽃가루를 마이크로 겔 입자로 변형시켜 공정화에 유리한 형태로 변형시켰다. 연구팀은 마이크로 겔 형태의 꽃가루를 활용해 소수성 스펀지를 제작했고 스펀지의 흡수 능력이 9.7에서 29.3g/g 이상임을 보여주었다. 이는 흡수 용량 범위가 8.1~24.6 g/g인 상업용 오일 흡수제와 비슷하며 여러 종류의 유기용매, 가솔린, 모터오일과 같은 오염 물질을 선택적으로 흡수할 수 있다는 사실을 밝혀냈다. [그림2] 꽃가루를 이용해 만든 스펀지 연구진은 "식물에서 생성되어 대부분이 버려지는 꽃가루 재료가 언젠가 널리 사용되고 있는 플라스틱을 대체하고 플라스틱 오염이라는 세계적 문제를 억제하는 데 도움이 될 것으로 기대한다"고 밝혔다. [그림3] 왼쪽 위 꽃가루, 오른쪽 위 꽃가루 SEM 이미지, 왼쪽 아래 꽃가루 스펀지, 오른쪽 아래 꽃가루 스펀지 SEM 이미지 연구진은 산업계의 요구를 충족시키기 위해 스펀지 크기를 확장하고, 비정부기구 및 국제 파트너와 협력하여 실제 환경에서 테스트할 계획이다. 본 연구는 조슈아 잭맨 교수와 조남준 교수가 공동 교신저자, 황영규 박사가 제1저자로 참여하였으며, 연구 결과는 재료 분야 세계적 권위 학술지인 Advanced Functional Materials (Impact Factor=16.836, JCR ranking 상위 4%)'에 3.12(금) 온라인 게재되었다. ※ 논문명 : Colloid‐Mediated Fabrication of a 3D Pollen Sponge for Oil Remediation Applications ※ 논문 출처 : https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202101091
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- 작성일 2021-05-26
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- 시스템경영공학과 손미애 교수, (사)한국경영공학회장 선임
- 시스템경영공학과 손미애 교수, (사)한국경영공학회장 선임 지난 4월 6일(화), (사)한국경영공학회장으로 손미애 성균관대학교 교수가 선임됐다. 임기는 2년이다. 손미애 교수는 1981년 성균관대학교를 졸업하고, 1993년에 KAIST에서 박사학위를 취득하여 2004년부터 성균관대학교 공과대학 시스템경영공학과 교수로 재직중이다. 또한 한국국방연구원 선임연구원으로 재직했으며, 한국경영공학회 학술 부회장, 대한산업공학회 교육 부회장 등을 역임한 바 있으며, 현재 대한산업공학회 감사. 국방부 방위산업기술보호위원회 위원, 정보화 책임관 자문위원, 방위사업청 자체 평가 위원을 역임하고 있다.
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- 작성일 2021-05-26
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- 신소재공학부 김형섭 교수 연구팀, 삼성전자 종합기술원과 산화물로부터의 이차원 반도체 소재 형성 기구 최초 규명
- 신소재공학부 김형섭 교수 연구팀, 삼성전자 종합기술원과 산화물로부터의 이차원 반도체소재 형성 기구 최초 규명 [그림1] 김형섭 교수 (성균관대, 공동교신), 이은하 전문연구원(삼성전자 종합기술원, 공동교신) 신소재공학부 김형섭(공동교신) 교수 연구팀이 삼성전자 종합기술원 이은하(공동교신) 전문연구원팀과 공동연구를 통해 산화몰리브덴(MoO2)으로부터 이차원 소재인 이황화몰리브덴(MoS2) 형성 시 일차원 형태의 매우 규칙적인 중간상 구조가 발현되는 것을 최초로 발견했다고 밝혔다. 최근 차세대 반도체 및 에너지 소자의 다양한 활용을 위해, 산화물의 황화 또는 셀렌화 기반 상변이 기구를 통해 수 나노미터 두께의 반데르발스 갭을 가지는 이차원 구조 소재로 합성하는 연구가 활발히 진행되고 있다. 이러한 상변이는 원자층 수준의 두께를 가지는 순차적인 층별 상변이 현상을 통해 이차원 구조로 발전한다. 연구팀은 산화몰리브덴을 이용한 이황화몰리브덴의 황화 공정 중 발생하는 층별 상변이 과정에서 매우 규칙적으로 배열된 일차원 구조형태의 중간상이 형성되는 것을 고분해능 투과전자현미경을 이용하여 처음으로 발견하였다. 제일원리 계산을 통해 이러한 중간상의 원자구조를 규명하였으며, 삼차원→일차원→이차원 구조로의 변이 과정을 원자수준에서 해석하였다. [그림2] (좌) 상변이 모식도, (우) 고분해능 투과전자현미경 사진 또한 연세대학교 물리학과 조만호 교수팀과의 협업을 통해, 이황화몰리브덴의 원자층 수에 따라 전기적 접촉특성을 p형과 n형으로 자유롭게 선택하여 조정할 수 있음을 엑스레이 광전자 분광법(X-ray photoelectron spectroscopy)으로 증명하였으며, 차세대 전자소자에 활용될 수 있을 것으로 전망했다. 공동 연구진은 “화학반응을 이용한 고체의 새로운 상변이 과정을 원자 수준의 직접적인 관찰을 통해 밝힌 것이 의미가 있으며, 향후 다양한 전자소자에 응용이 가능할 것으로 기대된다”고 말했다. 김형섭 교수 연구팀은 본 연구에 앞서 한국연구재단의 기초연구실사업(2014R1A4A1008474)의 지원을 받아 이황화몰리브덴의 합성 연구를 진행한 바 있으며, 그 후속연구로 삼성전자 종합기술원과 함께 이번 연구를 진행했다. 본 연구에는 삼성전자 종합기술원의 이향숙 전문연구원과 조연주 전문연구원이 공동 제1저자로 참여했으며, 연구결과는 재료 분야 세계적 권위 학술지인 Materials Today(Impact Factor=26.416, JCR ranking 상위 2.7%)'에 3.17(수) 온라인 게재되었다. ※ 논문명: 3D-to-2D phase transformation through highly ordered 1D crystals from transition-metal oxides to dichalcogenides ※ 논문 출처: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1369702121000560
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- 작성일 2021-05-26
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- 화학공학과 BK21사업단, 중국화중과학기술대학교(HUST)와 국제공동 온라인 워크샵 개최
- 화학공학과 BK21사업단, 중국화중과학기술대학교(HUST)와 국제공동 온라인 워크샵 개최 본교 화학공학부 BK21Four교육연구단(지속가능 화학공학 글로벌 리더양성 교육연구단, 단장 배종욱)은 3.25(목)~26(금) 양일간 중국 우한의 Huazhong University of Science and Technology (HUST)와 함께 국제공동으로 “6th SKKU-HUST Bilateral Graduate Student Workshop and Annual Academic Conference for Graduate Students”을 온라인으로 진행했다. 이는 2015년 11월 중국 우한에서 첫 공동학술대회를 개최한 후 6번 행사로, 이내응 공과대학장을 포함해 400여 명이 온라인으로 참석하였다. 이번 워크샵에서는 양측 대학교의 교수님과 대학원생 등 66건의 발표가 진행되었으며, 바이오, 에너지, 정보소재 화학공정과 관련된 최신연구동향과 연구결과에 대한 심도 있는 논의가 진행되었다. 세션별로 심사를 통하여 선정된 우수학생발표자에게는 시상 및 부상이 주어졌다. session 논문제목 발표자 지도교수 Oral Bio Development of PEGylated hyaluronic acid conjugate for cancer immunotherapy 이재아 박재형 Electronic Materials Nanoscale Dewetting Based Direct Interconnnection System for Assembly of Microscale Electronics 이주승 김태일 Energy Efficient scalable perovskite solar cell via Lewis base engineering 이도경 박남규 Poster Bio Enhancing Stiffness and Toughness of Hydrogels by Remodeling the Internal Structure via Solvent Exchange 박누리 김재윤 Electronic Materials Facile Multivalent Redox Chemistries in Water-in-Bisalt Hydrogel Electrolytes for Hybrid Energy Storage Full Cells 박재민 박호석 Energy Accelerated Li-Ion Transport in Lithium-Sulfur batteries Using Sulfobetaine zwitterion-Modified Separators 이준혁 유필진
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- 작성일 2021-05-14
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- 기계공학부 이진기 교수 연구팀, 자연모사 기술을 이용한 3차원 물 수송 다이오드 표면 제작
- 기계공학부 이진기 교수 연구팀, 자연모사 기술을 이용한 3차원 물 수송 다이오드 표면 제작 - 레이저 가공법을 이용한 세계 최고 성능의 물 수송 다이오드 표면 제작 [그림1] 이진기 교수, 이민기 연구원 기계공학부/양자생명물리과학원 이진기 교수 연구팀(제1저자 이민기 박사)이 자연모사 기술을 이용하여 3차원의 물 수송 다이오드 표면을 개발했다고 밝혔다. 레이저 가공 기법을 이용해 제작의 용이성을 확보했으며, 3차원 구조를 이용해 세계 최고 성능의 물 수송 다이오드 표면을 개발한 것이다. 물방울을 표면에 떨어뜨렸을 때 한쪽 방향으로만 물을 수송하는 표면을 다이오드 표면이라고 한다. 기존에는 lithography 공정 혹은 3D printer를 이용해 물 수송 다이오드 표면을 제작해왔으나, 낮은 물 수송 성능과 복잡한 제작 과정의 단점이 있었다. 이를 극복하고자 새로운 형태의 표면 구조 및 제작 방법에 대한 연구가 진행되어 왔으나, 수송 성능과 표면 제작 용이성 두 가지 모두 높이는데 어려움이 있었다. 이에 연구진은 자연에서 힌트를 얻었다. 사막도마뱀과 벌레잡이통풀의 표면 구조에서 발생하는 모세관력을 이용하여 물을 수송하는 원리 및 표면 구조의 지형적 특성을 이용하여 물을 한 방향으로만 이동하게 만드는 원리를 적용해, 빠른 물 수송 성능을 갖는 새로운 형태의 3차원 다이오드 표면을 제작했다. 3차원 다이오드 표면은 V-홈으로 이루어진 쐐기 구조이다. 연구진은 V-홈에서 발생하는 강한 모세관력을 활용해 물 수송 속도를 증가시키고, 쐐기 구조를 활용해 물이 한 방향으로만 이동하게 했다. 또한 3차원 다이오드 표면은 레이저를 이용해 가공하기에 다양한 물질에 손쉽게 제작할 수 있다. 이진기 교수는 “3차원 물 수송 다이오드 표면은 기존의 다이오드 표면에 비해 월등한 성능과 용이한 제작방법을 바탕으로 미세유체 칩과 수분 수집에 적용 가능한 원천 기술로 활용 가능하다”라고 밝혔다. [그림2] 동식물의 표면 구조를 응용한 대면적 무동력 유체 수송 시스템 본 연구는 연구재단 중견연구 유형2(2020R1A2C3010568)와 환경부 생태모방기반환경오염관리기술개발(2019002790003)의 지원을 받았으며, 세계적인 학술지인 Advanced Functional Materials(IF=16.836)에 3.20(토) 온라인 게재되었다. ※ 논문명 : “Enhanced Liquid Transport on a Highly Scalable, Cost‐Effective, and Flexible 3D Topological Liquid Capillary Diode”
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- 작성일 2021-05-14
- 조회수 1735
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- 기계공학부 이창구 교수 연구팀, 테라헤르츠(THz) 기술용 신개념 전자소자 발명
- 기계공학부 이창구 교수 연구팀, 테라헤르츠(THz) 기술용 신개념 전자소자 발명 기계공학부 이창구 교수 연구팀(나노과학기술원)이 2차원 소재 중 하나인 흑린을 이용하여 기존과 완전히 다른 새로운 구조의 테라헤르츠(THz) 기술용 전자소자를 개발했다고 밝혔다. 테라헤르츠 기술은 전자기파 중에서 0.1-10 THz 주파수대역의 서브밀리미터(sub-milimeter) 파장을 이용하며, 공항의 보안용 검색기, 비파괴 검사기기, 의료용 영상진단기기 등에 활용되고 있다. 향후에는 5G 통신보다 수십 배 빠른 6G 초고속무선통신, 암 진단 시스템, 신약개발, 신소재개발, 고속영상처리 등 혁신적인 미래첨단기술에 두루 사용될 것으로 예상된다. 연구팀이 개발한 전자소자는 흑린의 비정방성을 이용하여 세층으로 쌓아올린 공진터널다이오드(Resonant tunneling diode)로 구성된다. 공진터널다이오드는 전하가 얇은 양자우물을 관통하듯이 지나가게 함으로써 THz와 같은 높은 주파수를 처리하는 초고속소자이다. 기존에는 양자우물의 양쪽에 에너지준위가 높은 산화물과 같은 소재로 얇은 에너지장벽을 만들어 신호가 흐를 필요가 없을 때에는 양쪽의 전하가 서로 섞이지 않도록 하였다. 하지만 이러한 벽은 아무리 얇아도 에너지준위가 높고 두께효과가 있어 신호를 감소시키는 원인이 되고 에너지를 많이 소모시킨다. 또한 어느 정도 이상의 높은 주파수대역을 구현하기가 쉽지가 않다. 이에 연구팀은 2차원소재의 비등방성을 이용해 문제를 해결했다. 흑린의 격자배열각도를 틀어 90도가 되도록 겹쳐서 소자를 만들었을 때, 두 층 사이에 에너지장벽이 생기는 것을 확인했다. 이는 물리적으로 존재하는 장벽이 아니므로 두께가 제로에 가까워 에너지손실이 극히 적게 나타나며, 아주 높은 주파수일지라도 쉽게 신호를 처리할 수 있다. [그림] 2차원소재인 흑린으로 만들어진 물리적장벽이 없는 공진터널링다이오드의 구조(위), 양자우물에서의 에너지레벨 또한 두 층 사이의 격자배열각도가 30도, 60도일 때 비슷한 효과가 나타나지만, 45도인 경우에는 그렇지 않은 것을 확인했다. 이는 에너지장벽효과가 여러 각도에서 나타날 수 있으며, 지금까지 알려진 것과는 패턴이 전혀 다른 층 사이의 상호작용이 발생하고 있다는 것을 암시한다. 한편 연구팀은 기존의 공진터널다이오드에서는 발견할 수 없었던, 두 번째의 양자에너지레벨을 통과하는 신호가 생길 수 있음을 발견하였다. 기존 소자에서는 이론적으로만 가능할 뿐 높은 에너지손실로 인해 이러한 현상이 일어날 수가 없었다. 연구팀은 이번 연구결과를 원천기술 특허를 출원하였으며, 향후 초고속무선통신, 고용량 영상처리가 필요한 고해상도 AR/VR 등에 다양하게 활용될 수 있을 것으로 기대하고 있다. 본 연구는 네이처 자매지인 Nature electronics에 3.9(화) 온라인 게재되었으며, 한국연구재단의 중견연구(2020R1A2C2014687)와 글로벌연구실(2016K1A1A2912707) 사업의 지원을 받아 수행되었다.
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- 작성일 2021-05-12
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