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- 신소재공학부 김한기 교수 연구팀, 차세대 초고효율 태양전지를 위한 투명전극 신소재 세계 최초 개발
- 신소재공학부 김한기 교수 연구팀, 차세대 초고효율 태양전지를 위한 투명전극 신소재 세계 최초 개발 - 저가로 초교효율 태양전지 소재 개발, 상용화 기대 - 국제학술지 어드밴스드 에너지 머티리얼즈에 6일 게재 신소재공학부 김한기 교수 연구팀은 차세대 초고효율 태양전지로 기대되는 페로브스카이트 태양전지용 투명전극 신소재 N-doped SnO2-x(질소가 도핑된 산화주석)를 세계 최초로 개발했다고 밝혔다. 페로브스카이트 태양전지는 건물 외장형, 전기자동차, 우주용 태양전지로 응용이 가능한 초고효율 태양전지로 국내외에서 상업화를 위해 치열한 경쟁이 벌어지고 있다. 초고효율 페로브스카이트 태양전지 기술은 MIT 테크놀로지 리뷰가 선정한 2024년도 10대 기술로 뽑히기도 했다. 기존 페로브스카이트 태양전지는 고효율을 구현하기 위해 화학기상증착법(Chemical Vapor Deposition, CVD 공정)으로 약 1,000도 이하의 고온에서 제작되는 고가의 F-doped SnO2(FTO) 투명전극을 사용해왔다. FTO 투명전극은 고온 안정성은 뛰어나지만 비교적 높은 저항으로 인해 1마이크로미터 이상의 두께를 요구하며 이 때문에 낮은 투과도를 가지는 한계가 있다. 고효율 태양전지를 구현하기 위해서는 높은 투과도를 구현해야 하고 또 FTO는 1,000도에 가까운 온도에서 CVD 공정으로 제작되기 때문에 제조 단가가 매우 높지만 아직까지 이를 대체할 물질과 공정을 개발하지 못한 상황이다. 이에 신소재공학부 김한기 교수 연구팀은 고려대학교 노준홍 교수 연구팀과 공동으로 고온 공정이 필요한 FTO 전극의 F 도판트 대신 N(질소) 도판트를 이용해 낮은 온도에서 스퍼터 공정으로 저저항/고투과도의 N-doped SnO2(NTO) 투명전극을 세계 최초로 개발했다. NTO 전극은 기존 FTO 전극에 비해 저항이 낮아 보다 얇은 두께로 전극 역할이 가능하며 상온에서 스퍼터 공정으로 제작이 가능하기 때문에 대면적 초고효율 페로브스카이트 태양전지를 위한 핵심 원천 소재 기술로 주목받고 있다. ▲ N-doped SnO2 투명전극으로 제작된 차세대 페로브스카이트 태양전지 김한기 교수 연구팀이 개발한 NTO 투명전극은 얇은 두께로 인해 86%의 높은 투과도와 20Ohm/square 수준의 낮은 면저항으로 기존 FTO보다 우수한 투과도와 면저항을 나타낸다. 또 스퍼터 공정으로 제작되기 때문에 대면적화와 상용화에 유리한 투명전극이라고 연구팀은 소개했다. 기존 FTO 전극의 F 도판트에 비해 N(질소) 도판트는 스퍼터 공정을 통해 쉽게 도핑이 가능하기 때문에 고온의 화학기상증착법이 아닌 저온의 스퍼터 공법으로 양산할 수 있어 경제적으로 유리한 장점 또한 가지고 있다. ▲ 마그네트론 스퍼터 공법으로 개발된 초고효율 태양전지용 N-doped SnO2-x 투명전극 이번 연구성과는 차세대 초고효율 태양전지로 알려진 페로브스카이트 태양전지 연구 및 상용화를 위한 핵심 투명전극 기술로, 차세대 건물, 자동차용 반투명 페로브스카이트 태양전지, 초고효율 태양전지의 상용화를 앞당길 것으로 기대되고 있다. 뿐만 아니라 NTO 전극 기술은 유연 전극으로도 응용할 수 있어 차세대 우주용 초고효율 유연 태양전지를 구현할 수 있는 핵심 기술로도 적용이 가능할 것이라고 연구팀은 설명했다. 연구를 총괄한 김한기 교수는 “고가의 FTO 전극 소재를 저가로 제작 가능한 NTO 전극으로 대치하여 제작 단가를 획기적으로 줄일 수 있는 기술”이라며 “NTO 투명전극 기술은 페로브스카이트 태양전지뿐 아니라 무기 디스플레이, 마이크로 LED, OLED, 스마트 윈도우, 터치패널, 바이오센서 및 투명 전자 소자 등 광범위한 분야에서 상용화의 발판을 제공할 수 있을 것”이라고 연구 의의를 밝혔다. 본 연구로 개발된 NTO 투명전극 기술은 김한기 교수 실험실 스타트업 회사인 (주)코코넛머터리얼즈를 통해 연구용 TEG(test element group) 제품 양산을 준비하고 있으며 페로브스카이트 태양전지와 무기 디스플레이를 연구하는 대학, 연구소, 기업을 대상으로 공급될 전망이다. 연구팀의 이번 연구결과는 과학기술정보통신부 탄소중립기술개발 사업과 경기도지역협력연구센터(GRRC)의 지원으로 수행되었으며, 에너지 분야 국제학술지 어드밴스드 에너지 머티리얼즈(Advanced Energy Materials, IF: 29.698)에 2월 6일 게재되었다. ※ 저널: Advanced Energy Materials (IF: 29.698), 2월 6일 게재 ※ 제목: Cost-effective Transparent N-doped Tin Oxide Electrodes with Excellent Thermal and Chemical Stabilities Enabling Stable Perovskite Photovoltaics Based on Tin Oxide Electron Transport Layer ※저자명: 김한기(교신저자), 석해준(제1저자)
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- 작성일 2024-04-08
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- 화학공학/고분자공학부 박남규 교수, 학교발전기금 1억 원 기부
- 화학공학/고분자공학부 박남규 교수, 학교발전기금 1억 원 기부 화학공학/고분자공학부 박남규 교수가 2월 7일(수) ‘학교발전기금’으로 1억 원을 전달하였다. 이날 기금전달식에는 박남규 교수와 유지범 총장, 주영수 상임이사, 이동환 법인국장, 지성우 대외협력처장이 참석하였다. 박남규 교수는 2019년 이영희 교수, 류두진 교수와 함께 제1회 성균노벨상 수상자로 선정된 바 있으며, 지난 1월에는 제28회 한국공학한림원대상을 수상했다. 박남규 교수는 페로브스카이트 권위자로서 우리 대학에서 노벨상 수상에 가장 근접한 세계적인 과학자이다. 박남규 교수는 기념사를 통해 “많은 수상과 명성을 쌓을 수 있었던 것은 성균관대학교에서 좋은 학생들을 만나고 학교가 후원해준 덕분이라고 생각한다”며 “성대가 훌륭한 신진교수를 더 많이 육성하고 발전하여 명실상부 명문대학으로 성장하는 데 조금이나마 도움이 되고 싶어 기부했다. 앞으로 더 많이 기여할 수 있도록 노력하겠다”고 포부를 밝혔다. 유지범 총장은 인사말을 통해 “박남규 교수님이 계신 것만으로도 우리 대학의 평판과 자긍심에 큰 기여를 하셨고 노벨상에 대한 꿈을 꿀 수 있게 해주셨다”며 “오늘 이렇게 학교발전기금을 기부해주셔서 더욱 감사드리고 앞으로 학교가 연구 활동을 더욱 지원하겠다”고 말했다. 주영수 상임이사는 감사말을 통해 “박 교수님은 학교를 이끄는 대표적인 교수님이시고 우리의 희망을 달성해 주실 분으로 믿고 있다. 그 꿈을 향해 가는 길에 법인도 적극 돕겠다.”고 말했다.
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- 작성일 2024-04-08
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- 신소재공학과 김지현 원우, BK21 사업 우수 참여 인력 교육부 장관 표창 수상
- 신소재공학과 김지현 원우, BK21 사업 우수 참여 인력 교육부 장관 표창 수상 신소재공학과 석박사통합과정 김지현 원우가 ‘2023년도 4단계 BK21 사업 우수 참여 인력’으로 선정되어 부총리 겸 교육부장관 표창을 받았다. 김지현(지도교수 강주훈) 석박사통합과정생은 신소재공학과 학생성공형 인테크소재 글로벌 인재양성 교육연구단 소속으로 ‘2차원 반데르발스 소재 기반의 전자소자 및 광전자소자 응용’을 주제로 연구를 진행하였으며, 해당 기간동안 Nature Electronics 및 Advanced Materials를 포함하여 SCI급 학술지에 27편의 논문(주저자 10편, 공동저자 17편)과 국내특허 등록 2회, 출원 5회 등의 연구 성과를 거뒀다. 김지현 원우는 “학업과 연구 경험에 많은 도움을 준 BK21 사업에 감사하고, 성과를 인정받아 기쁘다”며 “안주하지 않고 반도체 소재 및 소자 분야에서 기여할 수 있는 사람이 될 수 있도록 노력하겠다”고 소감을 밝혔다. 이번 표창은 4단계 BK21 사업의 연구단 참여 대학원생 및 신진연구인력 중 탁월한 성과를 창출한 인재를 발굴하고 격려하기 위해 진행되었으며, 최종 29명이 선정되었다.
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- 작성일 2024-04-03
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- 기계공학부 박성수 교수 연구팀, 근육 결합조직으로 감싸진 근섬유 개발
- 기계공학부 박성수 교수 연구팀, 근육 결합조직으로 감싸진 근섬유 개발 - 근결합조직으로 근육을 구조적, 기능적으로 개선 - 환자유래 iPSC 활용, 생체 모방성 높은 근육 생성으로 자가 근육이식에 응용 - 국제학술지 어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈에 내부 표지논문으로 게재 ▲ (왼쪽부터) 하버드대 신수련 교수, 기계공학부 박성수 교수, 한석규 박사, 이명철 박사 기계공학부 박성수 교수 연구팀은 하버드대 의과대학 신수련 교수팀과 공동 연구를 통해 인간 유도 만능 줄기세포를 이용하여 근육 결합조직으로 감싸진 근섬유를 개발했다고 밝혔다. 수술이나 대규모 외상으로 골격근의 상당 부분이 손실되는 경우, 자연회복이 어렵고 근육이 섬유화되면서 그 기능을 상실하게 된다. 최근 의학계에서는 이에 대한 해결책으로 근육 줄기세포와 조직공학을 이용하여 ‘기능적 골격근 조직’을 개발하여 골격근 기능의 주요 측면을 재현하는 데 상당한 노력을 기울이고 있다. 하지만 근육 재생을 담당하는 줄기세포인 근아세포는 근결합조직(muscle connective tissue, MCT) 섬유아세포와 상호작용하며 근육 분화가 활성화하지만, 지금까지의 연구는 이러한 주변 세포들과의 상호작용이 고려되지 않아 재생에 한계가 있었다. 연구팀은 인체 내 근육조직을 정확하게 모사하기 위해서는 근섬유와 더불어 근결합조직이 함께 제작되어야 한다고 생각했다. 이에 박성수 교수 연구팀은 인간 유래 유도만능줄기세포(human induced pluripotent stem cell; hiPSC)를 근조직과 근결합조직으로 분화할 수 있는 방법을 개발하였다. 연구팀은 바이오잉크의 강성도와 전환성장인자 베타(transforming growth factor-β; TGF-β)를 조절하며 근조직 및 근결합조직으로 분화할 수 있는 최적의 환경을 구축했다. 그 결과, 조직의 원하는 위치에 근섬유와 근결합조직으로 분화하게 할 수 있었고 삼차원 동축 프린팅 방식을 이용해 근결합조직으로 감싸진 근섬유를 제작하여 세포외기질 분비와 높은 근육 성숙도를 확인할 수 있었다. ▲ 근결합조직으로 감싸진 근섬유 개발 모식도 연구에 참여한 한석규 박사는 “근섬유 다발을 모방하는 데 있어 가장 큰 난제였던 근섬유와 결합조직을 동시에 hiPSC에서 분화시킨 첫 사례”라며 “이번 연구는 환자 유래 iPSC(인간 유래 유도만능줄기세포)를 사용해 생체 모방성이 높은 근육을 만들어 자가 근육 이식에 활용할 수 있을 것”이라고 말했다. 이번 연구는 과학기술정보통신부 선도연구센터사업, 산업통상자원부/한국산업기술진흥원의 산업혁신인재성장지원(해외연계)사업과 한국연구재단 박사후국외연수사업의 지원으로 수행되었다. 이번 연구성과는 재료과학 분야 국제학술지 어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈(Advanced Functional Materials)에 1월 15일자 내부 표지 논문으로 선정되었다. ○ 관련 언론보도 - 성균관대 "박성수 교수팀, 근육 결합조직으로 감싸진 근섬유 개발" <에듀동아, 2024.02.05.> - 성균관대 “근육 재생, 근결합조직 근섬유 개발” <대학저널, 2024.02.05.> - 성균관대 박성수 교수 연구팀, 근육 결합조직으로 감싸진 근섬유 개발 <한국대학신문, 2024.02.05.> - 성균관대 박성수 교수 연구팀, 근육 결합조직으로 감싸진 근섬유 개발 성공 <이뉴스투데이, 2024.02.05.> - 성균관대 박성수 교수 연구팀 근육 결합조직으로 감싸진 근섬유 개발 <베리타스알파, 2024.02.05.> - 성균관대 박성수 교수 연구팀, 근육 결합조직으로 감싸진 근섬유 개발 <팝콘뉴스, 2024.02.05.>
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- 작성일 2024-04-03
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- 유필진 교수, 삼성SDI와의 공동 연구로 신규 고분자 바인더의 새로운 이온수송 전략 제시
- 유필진 교수, 삼성SDI와의 공동 연구로 신규 고분자 바인더의 새로운 이온수송 전략 제시 - 바인더-전해질 일체형 소재로 실리콘 음극 적용 차세대 리튬이온전지 수명 2배 향상 - 재료분야 최고 권위 학술지인 어드밴스드 머티리얼즈 게재 ▲ 유필진 교수(왼쪽, 교신저자), 남명균 박사(오른쪽, 제1저자) 화학공학/고분자공학부 유필진 교수 연구진은 삼성SDI 연구팀과의 공동연구를 통해 수소결합을 제어하여 고분자 사슬에 가교된 파라-페닐렌디아민(p-Phenylenediamine) 작용기에 리튬 이온이 도핑된 화학구조에서 효율적인 이온전도가 가능한 구조로 전환되는 메커니즘을 최초로 규명하였다. 바인더와 전해질 기능이 통합된 본 신규 고분자는 리튬이온전지용 차세대 실리콘 음극에 적용되어 전지의 수명을 2배 이상 향상시키는 특성을 검증하였고, 더 나아가 바인더-전해질 통합 소재를 이용하여 고성능과 고안전성을 가지는 새로운 전고체 전지 시스템을 제안했다. 페닐렌디아민 가교 고분자의 초분자체를 리튬이온전지의 실리콘 기반 음극소재의 바인더로 적용하여 상용 수준에 해당하는 극미량의 전해질 주입 조건 하에서 파우치 셀 전지의 용량특성을 평가한 결과, 일반 바인더의 경우 300사이클 구동 후 40% 수준의 용량 유지율이 확인된 반면 신규로 합성된 초분자체의 경우에는 그 2배 수준인 80% 이상의 전지 용량 유지율을 확보할 수 있었다. 일반적으로 이차전지의 바인더로 이용될 수 있는 고분자 소재는 낮은 이온전도성을 보인다. 고분자 내 이온전도 현상은 고분자 사슬들이 수송체 이온과 결합과 해리를 반복하는 방식으로 발생한다. 따라서 기존에는 고분자 바인더의 이온전도를 촉진시키기 위해, 고분자 사슬의 이동성을 높여 줌으로써 이온과의 결합과 해리를 가속화하는 방향에 초점이 맞추어져 왔다. 그러나 고분자 사슬의 이동성이 높아지면 견고성이나 탄성과 같은 소재의 기계적 물성이 저하되는 상충관계를 보이게 되어 차세대 음극 소재인 실리콘의 부피 팽창을 효과적으로 억제하지 못한다. 성균관대-삼성SDI 공동연구진은 만약 바인더가 기계적 특성을 유지하는 동시에 높은 이온전도성을 가질 수 있다면 실리콘 소재의 수명 특성을 극대화 할 수 있다는 사실에 주목하여, 상기의 상충관계를 회피할 수 있는 새로운 이온 수송 경로를 확립하고 향상된 이온 전도 특성이 바인더의 역할을 하는 동시에 고분자 전해질 역할도 수행하는 바인더-전해질 일체형 전지 시스템을 개발하고자 하였다. 본 연구의 교신저자인 화학공학/고분자공학부 유필진 교수와 제1저자인 남명균 박사는 고분자의 사슬 이동성에 의존하는 이온전도 경로를 대체하기 위하여, 이온 이동을 촉진할 수 있는 가교 역할을 수행할 파라-페닐렌디아민을 이온전도성 고분자 사슬 사이에 수소결합을 통해 결합시킨 초분자 구조체를 설계하고 합성하였다. 이를 통해 합성된 초분자체는 일반적인 이온전도성 고분자에 비해 최소 6배 이상의 높은 이온전도성을 나타내었으며, 고분자 사슬 사이에 삽입된 파라-페닐렌디아민의 강화된 분자구조 및 수소결합으로 인하여 3배 이상의 기계적 강도 향상(인장강도 측정 기준) 효과를 보여 주었다. ▲ 파라-페닐렌디아민 복합화 초분자체의 이온전도 기작 및 바인더-전해질 일체형 전지 시스템으로의 응용 성과 연구진은 더 나아가, 이러한 초분자체를 고체 전해질 및 바인더로 적용한 상용화 수준의 전고체 전지(리튬인산철 양극과 리튬금속 음극 구성, 고체 전해질 함량 5mg/mAh 미만)를 제작하여 성능을 평가한 결과, 일반적인 이온전도성 고분자 전해질로 제작된 전지는 이러한 극한조건에서의 전지구동 특성 확보에 실패하였으나, 초분자체를 이용한 바인더-전해질 일체형 전고체 전지 시스템에서는 100사이클 구동 후 99% 가량의 우수한 용량유지율을 확보하는 뛰어난 성능을 보여주었다. 이러한 우수한 연구결과는 성균관대와 삼성SDI가 2017년 이래로 7년간 지속해온 전략산학공동연구사업의 성과물로서, 차세대 이차전지 기술의 상업화 적용을 위해 요구되는 각종 특성들을 전략산학공동연구의 접점을 통해 파악하고, 대학이 개발하는 신규 소재와 공정기술들을 기업의 평가/생산기술에 즉각적으로 활용하는 협업 플랫폼을 통해서 창출되었다는데 큰 의의가 있다. 특히 기술 경쟁이 치열한 첨단 분야에 있어서 전략 산학 공동연구의 성과 기술이 가질 수 있는 원천성과 파급력의 중요함을 보여주는 사례라고 할 수 있다. 본 연구는 성균관대-삼성SDI 전략산학 공동연구 및 한국연구재단의 연구지원사업을 통해 수행되었으며 재료분야 최고 권위의 학술지인 어드밴스드 머티리얼즈(Advanced Materials, IF: 29.4)에 2월 1일자 온라인에 게재되었고, 개발 기술은 공동특허 출원 중으로 차세대 리튬이온전지 개발적용에 핵심적인 소재기술로 활용될 전망이다. ○ 논문제목: p-Phenylenediamine-Bridged Binder-Electrolyte-Unified Supramolecules for Versatile Lithium Secondary Batteries ○ 저널: Advanced Materials, 36, 2304803 (2024) (Impact Factor: 29.4) ○ DOI: https://doi.org/10.1002/adma.202304803 ○ 관련 언론보도 - 성균관대-삼성SDI 공동연구진, 신규 고분자 바인더의 새로운 이온수송 전략 제시 <헤럴드경제, 2024.02.04.> - 성균관대 "삼성SDI 연구진과 공동으로 신규 고분자 바인더의 새로운 이온수송 전략 제시" <에듀동아, 2024.02.02.> - 성균관대-삼성SDI 공동 연구진, 신규 고분자 바인더의 새로운 이온수송 전략 제시 <이뉴스투데이, 2024.02.02.> - 성균관대-삼성SDI 공동연구진, 신규 고분자 바인더의 새로운 이온수송 전략 제시 <베리타스알파, 2024.02.02.> - 성균관대-삼성SDI 공동연구진, 신규 고분자 바인더의 새로운 이온수송 전략 제시 <팝콘뉴스, 2024.02.02.> - 성균관대-삼성SDI 공동연구진, 신규 고분자 바인더의 새로운 이온수송 전략 제시 <뉴스티앤티, 2024.02.03.>
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- 작성일 2024-04-03
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- 방창현 교수 연구팀, 문어 빨판의 원리로 피부에 약물 전달하는 패치 개발
- 방창현 교수 연구팀, 문어 빨판의 원리로 피부에 약물 전달하는 패치 개발 - 음압 자극 이용한 약물전달 커핑 점착 패치 개발 - 화장품에서부터 의약품 시장까지 상용화 기대 ▲ (왼쪽부터) 방창현 교수(교신저자), 김기현 교수(교신저자), 이지현 박사과정생(제1저자) 화학공학/고분자공학부 방창현 교수 연구팀은 문어 빨판을 닮은 인공흡착 컵들의 국소적인 음압*이 피부 각질층 구조 변형을 유도하여 약물전달을 촉진하는 효능을 확인하고, 이를 기반으로 간단히 부착이 가능한 저자극 비침습* 경피약물전달* 커핑* 점착 패치를 개발하였다. 이를 이용하여 약학과 김기현 교수연구팀과 공동으로 천연물(말톨*)을 이용하여 아토피 질환 동물 모델에 적용해 효과적 약물 전달 및 아토피 치료 가능성을 확인했다. * 음압: 물체 내부가 외부와 단절되어, 물체 내부의 기압이 감소될 때 나타나는 외부 기압과 압력 차이. 흡인력이라고도 함. * 비침습: 피부를 관통하지 않거나 신체에 어떤 구멍도 통과하지 않고 질병 따위를 진단하거나 치료하는 방법. * 경피약물전달: 피부를 통한 약물 전달 방법으로 바르거나 붙임으로써 약물이 전신에 흡수되도록 함. * 커핑: 피부에 음압을 가하여 복합적인 자극(각질층 자극, 피부 혈관 확장 및 혈액순환 증대, 표피의 재생력과 저항력 향상 등)을 가하는 효과. * 말톨: 주로 풍미 강화제로 사용되는 천연물이며, 최근 성균관대 김기현 교수 연구팀에서 아토피 치료 효능을 새롭게 밝힘. ▲ 연구팀이 개발한 커핑패치. 문어 빨판의 원리를 이용한 지름 3mm의 흡착 컵들이 붙어있다. 피부를 통해 약물을 전달하는 방법은 사용이 간편하고 국부적으로 약물을 전달할 수 있다는 장점이 있지만 외부 물질로부터 인체를 보호하는 역할인 피부 조직, 특히 밀도 높은 각질층의 구조적 특성으로 인해 전달효율에 한계가 있었다. 본 연구는 방창현 교수 연구팀에서 2017년 네이처(Nature) 誌에 보고한 돌기를 갖는 인공문어 빨판을 굴곡진 피부에 적용하기 적합하도록 컵의 형태와 소재를 획기적으로 개선하여 작은 힘으로 다양한 움직임과 거칠고 습한 피부에 안정적인 점착이 가능하고 피부음압자극으로 효과적인 약물 전달이 가능한 경피약물전달 커핑 점착 패치를 개발한 것이다. 연구팀이 개발한 커핑 패치는 패치를 적용하는 것 외에 별도의 전원장치나 부가 장비를 필요로 하지 않아 경제성과 사용성이 크게 향상되었다. 피부에 적용한 패치의 영향을 투과전자현미경을 통해 분석한 결과, 음압에 의해 피부 각질층 간의 미세한 공간이 발생하는 것을 관찰하였고 다양한 피부에 적용하였을 때 약물의 전달 깊이가 적용 부위에 균일하게 효과적으로 증가함을 확인하였다. ※ 투과전자현미경: 고전압으로 가속된 전자 빔을 관찰하려는 대상에 투과하여 수십만 배 이상으로 확대, 관찰할 수 있는 전자현미경. 이외에도 레티놀, 히알루론산 등 다양한 분자량과 성질을 가진 약물 및 유효물질들과 패치를 함께 적용했을 때도 효과적인 전달율을 확인할 수 있었으며, 다양한 피부 모델(돼지 피부, 인공 피부, 인체 피부)에서도 촉진 효과가 유지되었다. 연구팀은 약학과 김기현 교수팀과의 공동연구를 통해 천연 활성물질(말톨)이 탑재된 경피약물전달 커핑 점착 패치를 아토피 피부염을 유도한 동물모델에 적용하였고 그 결과 기존의 면역조절 아토피 피부염 치료제 도포 방식 대비 향상된 치료 효과를 보여주었다. ▲ 문어의 빨판을 닮은 점착 컵의 커핑 패치. 기존의 약물 도포 대비 향상된 약물 전달효율 비교. 연구팀은 “복잡한 추가 장비 없이 저자극 비침습적으로 피부 부착을 통한 효과적인 약물전달을 가능하게 하는 본 패치 기술은 화장품, 나아가 의약품으로까지 확장될 수 있으며 새로운 개념의 경피약물전달 시스템 원천 기술을 제공할 수 있을 것으로 기대하고 있다”고 밝혔다. 연구결과는 현재 성균관대학교 교내 창업기업인 (주)미메틱스에 기술이전을 완료해 제품화가 진행 중이다. 본 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 신진연구사업과 보건복지부 피부과학 응용소재 선도 기술 개발 사업의 지원으로 수행되었다. 연구팀의 이번 연구의 성과는 국제학술지 ACS Nano(IF: 17.1)에 지난 1월 22일 온라인 게재되었고, 저널 커버로 선정되었다. 이번 연구는 한국과학기술연구원 천연물 연구소 김수남 박사, 성균관대학교 김진웅 교수, 포항공과대학 이기라 교수 등이 공동으로 참여하였다. ※ 논문명: Artificial octopus-limb-like adheisve patches for cupping-driven transdermal delivery with nanoscale control of stratum corneum ※ 저자명: 방창현(교신저자), 김기현(교신저자), 이지현(제1저자) ○ 관련 언론보도 - [사이언스샷] 약물전달? 주사기는 가라, 문어 빨판이 맡는다 <조선비즈, 2024.02.01.> - 성균관대 연구진, 문어 빨판 원리로 피부에 약물 전달하는 패치 개발 <에듀동아, 2024.02.01.> - 성균관대 연구진, 문어 빨판 원리로 피부에 약물 전달하는 패치 개발 <한국대학신문, 2024.02.01.> - 성균관대 “문어 빨판 원리로 피부에 약물 전달” <대학저널, 2024.02.01.> - 방창현 성균관대 화학공학·고분자공학부 교수 연구팀, 문어 빨판 원리로 피부에 약물 전달하는 패치 개발 <스마트경제, 2024.02.01.> - 성균관대 , 문어 빨판 원리로 피부에 약물 전달하는 패치 개발 성공 <이뉴스투데이, 2024.02.01.> - 성균관대 연구진, 문어 빨판 원리로 피부에 약물 전달하는 패치 개발 <교수신문, 2024.02.01.> - 성균관대 연구진 문어 빨판 원리로 피부에 약물 전달하는 패치 개발 <베리타스알파, 2024.02.01.> - 성균관대 연구팀, ‘문어 빨판 원리’로 피부에 약물 전달하는 패치 개발 <팝콘뉴스, 2024.02.01.>
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- 작성일 2024-03-04
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- 화학공학/고분자공학부 박남규 교수, 제28회 한국공학한림원 대상 수상
- 화학공학/고분자공학부 박남규 교수, 제28회 한국공학한림원 대상 수상 한국공학한림원은 제28회 한국공학한림원 대상 수상자로 박남규 성균관대 화학공학 및 고분자공학부 석좌교수를 선정했다고 25일 밝혔다. 박 교수는 페로브스카이트 구조를 갖는 광흡수 물질을 이용해 안정적이면서도 효율 높은 고체 페로브스카이트 태양전지를 세계 최초로 개발하는 등 새로운 학문 분야를 개척한 공로를 인정받았다. 젊은공학인상은 하정우 네이버클라우드 인공지능(AI) 이노베이션 센터장과 최장욱 서울대 교수에게 돌아갔다. 하 센터장은 한국 첫 초거대 언어 AI '하이퍼클로바'를 성공적으로 개발하고 AI 윤리 포럼을 구성해 윤리 강화를 위한 프로젝트를 총괄하는 등 AI 산업 생태계 발전에 기여했다. 최 교수는 이차전지 전문가로 리튬이온전지와 전고체전지 등 신개념 이차전지 분야 다수 논문을 발표하고 현대차[005380]-서울대 배터리공동연구센터장으로 대학과 기업 협력도 주도했다. 한국공학한림원은 매년 공학과 관련된 기술, 연구, 교육 및 경영 부문에서 대한민국 산업 발전에 기여한 공학기술인을 선정해 시상하고 있다. 대상 수상자에게는 회장 명의 상패와 함께 상금 2억원을, 젊은공학인상 수상자에게는 각각 상패와 상금 1억원씩을 수여한다. 상금은 매년 귀뚜라미문화재단에서 출연한다. 시상식은 29일 오후 5시 40분 서울 중구 신라호텔에서 열릴 예정이다.
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- 작성일 2024-03-04
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- 화학공학/고분자공학부 김태일 교수, 과기부 선정 이달의 과학기술인상 1월 수상자로 선정
- 화학공학/고분자공학부 김태일 교수, 과기부 선정 이달의 과학기술인상 1월 수상자로 선정 과학기술정보통신부와 한국연구재단은 ‘이달의 과학기술인상’ 1월 수상자로 김태일 성균관대 화학공학과 교수를 선정했다. ‘이달의 과학기술인상’은 우수한 연구개발 성과로 과학기술 발전에 공헌한 연구개발자를 매월 1명씩 선정해 과기정통부 장관상과 상금 1000만원을 주는 상이다. 과기정통부와 연구재단은 김태일 교수가 생체모사 기술을 이용해 움직임에 의한 노이즈를 차단하는 새로운 하이드로젤 필터 소재를 개발하고, 이를 바이오 전자소자에 적용해 생활 속 진동 소음을 줄이는 새로운 방법을 제시한 공로를 높이 평가했다고 밝혔다. 바이오 전자소자는 인체에 부착하거나 삽입된 형태로 생체신호를 측정하는데 이때 사람의 움직임으로 다양한 노이즈가 함께 측정되는 문제가 있다. 노이즈를 줄이기 위해 신호처리기술, 머신러닝 기반 신호 분류 연구가 진행돼 왔지만, 기존 방식은 신호 측정 후 노이즈만 별도로 없애 신호 왜곡을 야기했다. 김태일 교수는 거미 다리의 생체소재인 점탄성 패드(cuticular pad)를 모방한 젤라틴·키토산 기반의 하이드로젤 고분자 소재를 개발하고, 낮은 주파수의 노이즈만 없애 신호 대 잡음비가 우수한 바이오신호 확보가 가능하다는 사실을 증명했다. 개발한 소재는 물리적 충격을 줄이는 원리를 규명해 다양한 진동에 의한 소음제거 소재로도 응용할 수 있다. 김태일 교수는 “생체모사 기술을 활용해 진동소음을 줄여주는 소재를 개발하고, 이를 전자센서에 적용해 신호필터 없이도 신호를 확보할 수 있음을 보여줬다”며 “앞으로 신산업 창출의 마중물 역할을 할 새로운 소재 개발에 노력하겠다”고 말했다.
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- 작성일 2024-03-04
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- 이지형 교수, 이은호 교수, AI 딥러닝 이용한 자동차 금형 CAD 설계도면 자동 검도기술 개발
- 이지형 교수, 이은호 교수, AI 딥러닝 이용한 자동차 금형 CAD 설계도면 자동 검도기술 개발 ▲ (왼쪽부터) 이지형 교수(교신저자), 이은호 교수(교신저자), 이진섭 석박통합과정생, 김태현 석박통합과정생 인공지능학과 이지형 교수 연구팀과 기계공학부 이은호 교수 연구팀은 현대기아자동차 프레스금형설계팀, 선행생산기술해석팀과의 공동연구를 통해 ‘딥러닝 기반 금형 CAD 설계도면 자동검도기술’을 개발하였다. 연구팀의 이번 연구성과는 이를 세계적으로 권위 있는 학술지인 EAAI(Engineering Application of Artificial Intelligence, IF: 8.0, JCR 상위 TOP 5 이내)에 게재했다. 최근 제조업 분야 설비의 무인화 및 자동화가 활발히 진행되며 인공지능과 기계학습 모델의 활용이 중요해지고 있다. 제품 생산 과정에서는 인공지능과 기계학습 기술을 활용하여 제품 결함 탐지 및 제품 판별을 진행하고 있지만, 금형의 설계 과정에서는 복잡한 구조로 인해 아직도 많은 경험을 쌓은 엔지니어가 직접 검도를 하고 있다. 하지만, 엔지니어가 많은 항목들을 직접 검도하는 것은 많은 시간과 숙련도가 요구된다. 이에 연구팀은 인공지능 딥러닝 CNN 모델을 활용하여 3차원 금형 CAD 설계도면에서 각종 결함 판단에 기준이 되는 3차원 레퍼런스를 자동 검출할 수 있는 알고리즘을 개발하였고, 이를 CAD 인터페이스에서 바로 활용할 수 있도록 CAD 연동모델을 개발하였다. 자동 검출 알고리즘에는 Object detection과 Semantic segmentation 모델을 활용하여 CAD 모델에서 취득한 서로 다른 3차원 레퍼런스의 종류 및 위치를 정확히 검출하였다. 또한, CAD 연동 모델을 통해서 CAD 데이터로부터 이미지 자동 추출 작업 및 CAD 인터페이스에서의 레퍼런스 취출 작업을 자동화하였다. ▲ [그림1] 사이드 아우터 레퍼런스 취출 연구 ▲ [그림2] 자동차 금형 단면 만족도 평가 모델 ▲ [그림3] 자동검도시스템 구조 이지형, 이은호 교수는 "단순한 인공적인 금형 설계 데이터가 아니라, 실제 현업에서 사용되는 복잡한 자동차 금형 CAD 설계 데이터에 대해서 실증한 결과가 휴먼에러(human error)와 비슷한 수준을 보였으며, 산업현장의 전문가의 노동집약적인 검도비용을 획기적으로 줄일 수 있을 것으로 보인다"고 연구의 의미를 설명했다. 또한 "개발한 지그재그 프로세스 프레임워크는 자동차 금형 CAD 데이터 뿐만 아니라, 다른 설계도면 데이터에 대해서도 확장 적용이 가능할 것으로 보이며, 추후 CAD 설계 데이터 검도 자동화 및 스마트 팩토리 분야에 있어서 중요한 역할을 할 것으로 기대한다"고 말했다. 본 연구는 현대기아자동차 프레스성형설계팀과 선행생산기술해석팀, 한국연구재단(IITP, 2019-0-00421), HPC Support Project의 연구결과로 학습 데이터 수가 적음에도 불구하고, 개발한 방법을 통하여 금형의 설계 과정에서의 적용가능성을 보여주었다. 이번 연구 성과로 자동화 및 제어 시스템과 인공지능 분야 학술지인 EAAI(Engineering Application of Artificial Intelligence, IF: 8.0, JCR 상위 TOP5 이내)지에 1월 1일 온라인 게재되었다. ※ 논문명: Automation of trimming die design inspection by zigzag process between AI and CAD domains ※ 논문링크: https://doi.org/10.1016/j.engappai.2023.107283 ※ 저자명: Jee-Hyong Lee, Eun-Ho Lee (교신저자), Jin-Seop Lee, Tae-Hyun Kim (제1저자), Sang-Hwan Jeon, Sung-Hyun Park, Sang-Hi Kim (공동 저자)
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- 작성일 2024-03-04
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- 화학공학/고분자공학부 이준영 교수, 한국공학한림원 정회원 선정
- 화학공학/고분자공학부 이준영 교수, 한국공학한림원 정회원 선정 하정우 네이버 클라우드 AI 이노베이션 센터장, 배경훈 LG AI연구원 원장 등 국내 AI 산업의 젊은 리더들이 한국공학한림원 정회원이 됐다. 한국공학한림원(회장 김기남)은 25일 2024년도 신입회원(정회원 50인, 일반회원 58인) 명단을 발표했다. 정회원은 산업계와 학계에서 각 25인씩 선정했다. 올해 최연소 정회원은 하정우 센터장(1977년생)이다. 배경훈 원장(1976년생), 권성훈 서울대 전기정보공학부 교수(1975년생), 이중희 테크로스 워터앤에너지 사장(1974년생) 등 4명이 40대 나이에 공학한림원 정회원 명단에 이름을 올렸다. 이 밖에 문재인 정부에서 청와대 과학기술보좌관을 지낸 박수경 KAIST 기계공학과 교수, 4차산업혁명위원회 위원장을 지낸 윤성로 서울대 전기정보공학부 교수, 장병규 크래프톤 이사회 의장(이상 1973년생) 등도 한국공학한림원 정회원에 입성했다. 한국공학한림원의 정회원 임기는 5년이며, 이번 신입회원 선임에 따라 전체 정회원 수는 289명(정원 300명)이 됐다. 아래는 한국공학한림원 2024년 신입 정회원 명단(50인) △전기전자공학 : 권성훈 서울대 전기정보공학부 교수, 김창현 포스텍 IT융합공학과 연구교수, 신형철 서울대 전기정보공학부 교수, 방승찬 한국전자통신연구원 원장, 장덕현 삼성전기 대표이사 사장, 전경훈 삼성전자 DX부문 CTO/삼성리서치 연구소장 △기계공학 : 박수경 KAIST 기계공학과 교수, 배충식 KAIST 기계공학과 교수, 송성진 서울대 기계공학부 교수, 박준홍 현대자동차 TaaS-PBV 엔지니어링 센터 전무, 윤의성 KIST 뇌융합기술연구단 책임연구원, 정대화 LG전자 생산기술원 부사장/원장 △건설환경공학 :송준호 서울대 건설환경공학부 교수, 이종섭 고려대 건축사회환경공학부 교수, 장일영 금오공과대 토목공학과 교수, 오세철 삼성물산 건설부문 사장, 이중희 ㈜테크로스 워터앤에너지 기획실장 사장, 정문경 한국건설기술연구원 선임연구위원 △화학생물공학 : 이종찬 서울대 화학생물공학부 교수, 이준영 성균관대 화학공학,고분자공학부 교수, 이진원 서강대 화공생명공학과 교수, 남이현 한화솔루션 대표이사, 윤병석 SK가스 대표이사 사장, 이종구 LG화학 CTO/CSSO 부사장 △재료자원공학: 배병수 KAIST 신소재공학과 교수, 이정호 한양대 재료화학공학과 교수, 임혜인 숙명여대 공과대학 학장, 김정웅 서플러스글로벌 대표이사, 송용설 아모그린텍 CTO/부사장, 이현덕 원익아이피에스 대표이사 △기술경영정책 :고학수 서울대 법학전문대학원 교수/개인정보보호위원회 위원장, 김광재 포스텍 산업경영공학과 부총장, 박재민 건국대 기술경영학과 교수, 민병주 한국산업기술진흥원 원장, 오세현 SK텔레콤 WEB3 CO/부사장, 허정석 일진홀딩스 대표이사 부회장 △컴퓨팅 :윤성로 서울대 전기정보공학부 교수, 이성환 고려대 인공지능학과 특훈교수, 하순회 서울대 컴퓨터공학부 교수, 강민석 LG이노텍 기판소재사업부장/부사장, 배경훈 LG AI연구원 원장, 장병규 크래프톤 이사회 의장, 하정우 네이버 클라우드 AI 이노베이션 센터장 △바이오메디컬 :서준범 울산대 의과대학 영상의학교실 교수, 이준호 서울대 생명과학부 교수, 조윤경 UNIST 바이오메디컬 공학과 교수, 함승주 연세대 화공생명공학과 교수, 손지웅 LG화학 생명과학사업본부 본부장/사장, 신용철 아미코젠 이사회의장/최고전략책임자, 황희 카카오헬스케어 대표이사
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- 작성일 2024-03-04
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