다아라 매거진 _ 2018.04

기술뉴스

[Technical News]구리와 파킨슨병의 연결고리 규명

김준곤 교수(고려대학교)·이민재 교수(서울대학교) 연구팀이 구리 이온에 의한 신경독성 물질 형성 원리를 밝힘으로써, 파킨슨병의 발병과정을 제시했다고 한국연구재단(이사장 조무제)은 밝혔다. 파킨슨병은 퇴행성 뇌질환의 일종으로, 신경세포가 서서히 죽어가면서 몸의 움직임이 제한되는 운동장애가 발생한다. 그 원인으로서 뇌에 풍부하게 존재하는 알파-시누클린 단백질이 응집된 뒤 신경세포에 유입되어 독성을 일으키는 것으로 알려져 있다. 연구팀은 알파-시누클린 단백질의 다양한 응집체 중에서 구리 이온과 함께 결합된 응집체가 강한 신경독성을 일으키는 과정을 최초로 규명해냈다. 연구팀은 알파-시누클린 응집이 잘 발생하는 뇌의 흑질 부분에 구리 이온이 다른 부분보다 많이 존재한다는 점에 주목했고, 분자구조 연구, 세포독성에 대한 연구 등을 다각적으로 진행했다. 일반적으로는 알파-시누클린 단량체들이 서로 결합하여 섬유핵을 형성하고, 여기에 다른 단량체들이 이어져서 긴 섬유형태를 이룬다.

[Technical News]고감도 휘어지는 투명 터치센서 개발

손가락으로 누르는 힘의 세기에 따라 대소문자를 구별하는 고감도 3D터치 키보드에 투명함과 유연함이 더해졌다. 심우영 교수(연세대학교) 연구팀이 나노입자를 활용해 고감도 투명 플렉시블 압력센서를 개발했다고 한국연구재단(이사장 조무제)은 밝혔다. 유리처럼 투명하고 종이처럼 휘어지는 웨어러블 기기에 대한 관심이 증가하고 있지만, 기술적인 한계로 인해 대중화되지 못하고 있다. 복잡한 고비용 표면처리 공정이 요구되는 것은 물론이고, 터치센서의 민감도를 높이기 위한 표면의 미세구조로 인해 투명도가 저하되기 때문에 민감도와 투명도를 동시에 향상시키는 것이 불가능했다. 연구팀은 빛이 잘 투과하는 실리카 나노입자가 터치센서 표면에 돌출되도록 제작했다. 거친 표면을 이용해 압력감지 성능을 극대화했고, 터치센서를 투과해도 색깔의 변화 없이 선명하게 보일 정도로 투명도도 우수하다. 개발된 터치센서는 공정이 간단할 뿐만 아니라 주방에서 사용하는 랩, OHP 필름 등 다양한 일상적인 재료 위

[Technical News]세계 최초 ‘양자 맥놀이 현상’ 제어 성공

국내 연구진이 반도체에서 입자 간 진동이 일어나는 맥놀이 현상을 제어하면서 빛의 속도만큼 빠른 새로운 양자 소자의 제작 가능성을 확인했다. 최현용 교수(연세대학교) 연구팀이 빛이 특정한 방향으로 진동하는 편광 현상을 통해 양자 맥놀이 현상을 제어하는 데 성공했다고 한국연구재단(이사장 조무제)은 밝혔다. 맥놀이는 고전적으로 소리굽쇠에서 두 음파가 중첩돼 진동하면서 전체 음파 세기가 커졌다 작아지기를 반복하는 현상을 뜻한다. 양자 맥놀이는 에너지 크기가 비슷한 두 양자의 결맞음 중첩으로 인해 주기적인 진동이 나타나는 현상을 일컫는다. 원자가 한 겹으로 나열돼 매우 얇은 2차원 반도체는 뛰어난 강도, 전기전도도 등의 특성으로 인해 여러 분야에 응용될 것으로 기대된다. 그 중에서도 최근 주목받는 전이금속 디칼코게나이드(TMD) 화합물은 특정 파장대의 빛을 흡수하고 전류로 변환하는 특성이 있어 반도체 소자나 광소자로서의 연구가 세계적으로 활발히 진행되고 있다. 하지만 TM

[Technical News]온도 감각 처리하는 새로운 두뇌 영역 찾았다

국내 연구진이 자체 개발한 첨단 뇌기능 측정장치를 이용해 두뇌의 새로운 온도 감각 영역을 밝혀내는 데 성공했다. 한국표준과학연구원(KRISS, 원장 박상열) 첨단측정장비연구소 김기웅 책임연구원 연구진은 초고감도의 뇌자도 장치를 이용하여 대뇌의 일차 체성감각 영역(S1)이 순수 온도 감각을 처리한다는 사실을 세계 최초로 보고했다. 뇌자도는 뇌파가 발생시키는 자기장을 의미한다. 자기장은 인체에 투명하므로 이를 이용하면 뇌신경의 전기적 활동을 신호 왜곡 없이 정확하게 측정할 수 있다. 인체의 오감 중 외부 자극에 반응하는 촉각은 통증을 인식하는 데 중요한 역할을 한다. 따라서 촉각 신경을 측정하는 것은 통증 질환을 진단하는 것과 같다. 특히 촉각 신경 중 가장 빨리 손상을 알 수 있는 부분은 상대적으로 세포 밀도가 낮은 온도 신경이다. 온도 감각을 느끼는지만 정확히 측정해도 신경 손상을 알아차리고 질병을 조기 진단할 수 있는 것이다. 신경 세포의 밀도가 낮으면 특정 세

트랜드 #그래핀  #타이타늄  #이차전지  

[Technical News]무결점 대 면적 그래핀 합성 기술 개발

국내 연구진이 그래핀을 가공할 때 필수적이던 전사공정을 생략해 새로운 고품질 대면적 그래핀 합성 기술을 개발했다. 윤순길 교수(충남대학교) 연구팀이 타이타늄을 이용해 저온에서의 신개념 그래핀 합성 기술을 보고했다고 한국연구재단(이사장 조무제)은 밝혔다. 꿈의 나노 물질로 불리는 그래핀은 전기전도도와 열 전도성이 높고 기계적 강도가 강하며, 유연성과 투명성도 우수하다. 그래핀은 이차전지, 디스플레이 등 다양하게 응용될 것으로 기대되며, 세계적으로 활발히 연구되고 있다. 그러나 일반적인 화학 증착법으로 그래핀을 합성할 때에는 반드시 다른 기판 위에 옮기는 전사공정이 수행되는 데 이 때 여러 문제가 발생한다. 내부 결함, 그래핀 결정면의 영역(도메인) 크기와 경계면의 제어의 어려움, 기판과의 접착 문제, 그래핀 표면에 발생한 주름으로 인한 특성 저하 등의 극복이 필요하다. 연구팀은 타이타늄이 그래핀을 구성하는 탄소와 동일한 결정구조를 가지며 탄소와의 결합력도 우수한 점에

[Technical News]초저가 박막태양전지 공정기술 개발

국내 연구진이 범용 원소를 기반으로 저렴한 박막태양전지를 개발했다. 한국연구재단(이사장 조무제)은 허재영 교수(전남대학교) 연구팀이 저비용 주석 황화물을 기반으로 태양광 흡수층 형상 제어 기술을 개발해, 장시간 안정적인 박막태양전지를 제작했다고 밝혔다. 태양전지는 햇빛으로 전기를 생성하는 전지로서, 화석연료를 대체할 차세대 신재생에너지의 대표 주자이다. 그 중에서도 값싼 금속기판 위에 반도체 박막 형성을 통해 제조하는 박막태양전지는 가격 경쟁력이 뛰어나서 많은 주목을 받고 있다. 현재 상용되는 박막태양전지는 높은 에너지변환 효율을 가지고 있으나, 매장량이 적은 인듐과 갈륨을 사용하고 있어 제작비용이 높은 한계가 있다. 연구팀은 단순하고 대량생산에 적합한 기상증착법을 이용해 주석 황화물의 형상제어 기술을 확보하고, 이를 박막태양전지에 적용했다. 연구팀은 주석 황화물 흡수층 형성에서 반응속도를 제어함으로써 기존에 알려진 판상 형태의 모폴로지가 아닌 고밀도의 정육면체 형태의

[Technical News]뼈 소재 모방한 이차전지용 양극소재 개발

한국연구재단(이사장 조무제)은 “명승택(세종대) 교수 연구팀이 인체의 뼈를 모방한 소재(NaCaPO4)를 나트륨이차전지 전극소재에 적용해 기존의 단점을 개선한 양극소재를 개발했다”고 밝혔다. 최근 비용이 저렴하고 원료를 쉽게 구할 수 있는 나트륨이차전지에 대한 관심이 높아지면서 효율과 안정성을 높여 상용화하기 위한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 연구책임자인 명승택 교수는 지난해 10월 매장량이 풍부한 철 산화물과 전기 전도도가 높은 신소재 탄소나노튜브를 결합한 나트륨이차전지용 양극소재 복합체를 개발해 국제학술지에 발표한 바 있다. 연구팀은 단단하고 이온 전달에 유용한 인체의 뼈 소재를 양극소재 표면에 적용해 층상구조(P2) 소재가 갖는 기존의 효율 저하 문제를 개선하는 데 성공했다. 고용량 층상구조 소재는 초기에 주목을 받았지만, 구조적 불안정성에 따른 입자 분해 효율 문제가 있어 나트륨이차전지용 양극소재에 적용하는 데 한계가 있었다. 연구팀은 에탄올에 뼈 소재

[Technical News]동물의 통각수용기를 모사한 전자소자 개발

인체가 통증을 느끼는 통각수용기를 모사한 전자소자가 개발되었다. 황철성 교수(서울대학교)·김경민 교수(한국과학기술원)·김유민 박사과정(제1저자, 서울대학교) 연구팀과 윤정호 박사(미국 메사추세츠 주립대) 연구팀이 각각의 연구를 통해 멤리스터 소자를 이용해 통각수용기 특성을 인공적으로 구현했다고 한국연구재단(이사장 조무제)은 밝혔다. 인간의 뇌를 구성하는 신경세포인 뉴런을 모사하는 뉴로모픽 연구가 크게 주목받고 있다. 특히 뉴런을 전자소자로 구현해내어 전기적 신호를 빠르게 처리하는 연구가 최근 활발히 진행되고 있다. 그러나 뉴런으로 전기적 신호를 보내기 위해서는 외부 자극을 감지하고 자극의 강도에 따라 생체 신호를 생성하는 수용기가 필수적이다. 지금까지의 뉴로모픽 연구는 신경 시스템의 또다른 구성 요소인 수용기 부분에 대한 연구가 전무한 실정이다. 연구팀은 멤리스터의 임계 스위칭 특성이 통각수용기와 유사하다는 점에 착안해 통각수용기를 닮은 소자를 개발했다. 인체의 통

[Technical News]메탄올 연료전지 핵심부품 개발

국내 연구진이 메탄올 연료전지의 핵심부품을 개발해 전지의 성능을 비약적으로 향상시켰다. 조용훈 교수(강원대학교)가 성영은 교수·최만수 교수(서울대학교)와 함께 고성능 직접메탄올 연료전지용 막-전극 접합체를 개발했다고 한국연구재단(이사장 조무제)은 밝혔다. 직접메탄올 연료전지는 액체 메탄올의 전기화학반응에 의해 전기를 생산한다. 기존의 수소 연료전지에 비해 연료의 저장·취급이 용이할 뿐만 아니라 높은 에너지 밀도를 가지고 있어 휴대용·이동형 동력원으로의 응용이 기대된다. 그러나 메탄올의 산화반응이 매우 느리게 발생하고, 산화전극으로 공급된 메탄올이 환원전극으로 투과되면서 전기에너지 생산을 저해하는 문제점이 있어서 상용화되는 데에 한계가 있었다. 연구팀은 메탄올의 산화반응이 발생하는 막-전극 접합체에 간단한 공정을 통해 마이크로·나노 규모의 구조를 도입함으로서 느린 반응속도와 메탄올 투과문제를 동시에 해결했다. 먼저 전해질 막 표면을 나노구조 계층으로 패턴화해, 산화

[Technical News]은 파이버 유연투명전극 개발

OLED가 새로운 디스플레이 기술로 각광받고 있지만, 이를 제작하는데 필요한 은 나노와이어는 여러 가지 이유로 한계가 뚜렷했다. 이에, 국내 연구진이 이를 극복하는 기술을 개발했다. 한국연구재단(이사장 조무제)은 주병권 교수(고려대학교)·박영욱 교수(선문대학교) 연구팀이 은 나노와이어보다 100배 이상 긴 은 파이버를 제작해 발광효율이 획기적으로 향상된 디스플레이용 유연투명전극을 개발했다고 밝혔다. 은 나노와이어는 단면의 지름이 나노미터 단위인 작은 선 형태의 은이 네트워크 구조를 이루고 있다. 기존 투명전극(ITO)은 유연하지 못한 반면, 은 나노와이어는 유연하면서도 ITO전극만큼 전도도와 투명도가 우수해 차세대 휘어지는 디스플레이 및 조명기기를 구현할 유연투명전극 소재로 각광받고 있다. 하지만 은 나노와이어를 OLED(유기발광다이오드) 디스플레이에 활용하기에는 나노선의 길이가 수십 마이크로미터(㎛)로 제한돼 전도도와 투명도 향상에 제약이 있고, 나노선들의 접합으

[Technical News]리튬이차전지용 고성능 양극바인더로 전기차 주행시간 확대 기대

한국연구재단(이사장 조무제)은 송승완 교수(충남대학교)·정현민 교수(금오공과대학교) 공동연구팀이 고전압 고용량 양극 소재용 새로운 바인더 소재를 개발해 리튬 이차전지의 에너지밀도를 획기적으로 향상하는 데 성공했다. 바인더는 리튬 이차전지에 사용하는 중요 고분자 소재로 전극을 물리적으로 안정화하는 중요한 역할을 한다. 바인더로 사용되는 고분자 물질은 유기계 전해질과 화학적·화학적 거부 반응이 없어야 하고 동시에 안정적인 접착 특성을 유지해야 한다. 최근 전기자동차 개발과 상용화가 활발해지면서 상용 전지보다 긴 주행거리를 낼 수 있는 고에너지밀도 이차전지의 필요성이 부각되고 있다. 이를 위해서는 현재 상용 양극 소재로 주로 사용하는 리튬코발트산화물(LiCoO2), 니켈코발트망간(NCM)보다 더 높은 용량의 양극 소재가 필요하다. 차세대 양극 소재로 주목받는 과리튬(Li-rich) 산화물은 리튬코발트산화물보다 두 배 정도의 에너지 용량을 낼 수 있다. 하지만 충전전압

테크 #초음파  #광산란  

[Technical News]초음파를 이용한 빛의 생체조직 침투 깊이 증가

한국연구재단(이사장 조무제)은 장진호 교수(서강대학교) 연구팀이 “초음파를 이용해 생체조직에서 광산란(빛이 입자를 만났을 때 그 진행 방향이 불규칙적인 경로로 바뀌는 물리 현상)이 거의 일어나지 않도록 일시적으로 마이크로미터 크기의 공기방울을 유도해 빛의 투과 깊이를 증가시키는 기술을 개발했다”고 밝혔다. 빛을 생체조직에 조사해 구조정보를 영상으로 제공하는 광 영상(빛을 생체조직에 조사했을 때 발생하는 산란, 흡수, 반사, 굴절 등의 물리적 현상을 이용해 조직의 구조 정보, 분자생화학적 정보 등을 영상으로 제공하는 기술), 병변조직을 치료하는 광 치료(빛을 생체조직에 조사해 60도 이상의 온도에서 병변조직이 괴사하는 광열치료, 빛으로 활성산소를 발생시켜 병변세포를 파괴하는 광역동치료 등) 기술이 임상에서 널리 사용되고 있다. 그러나 생체조직에서 광산란이 발생하여 빛이 투과되는 깊이가 낮아, 심부조직에서는 영상 획득과 치료가 어려운 한계가 있다. 연구팀은 생체조직에 빛을

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