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우리 대학 조인선 교수 연구팀이 수소 에너지의 생산 효율을 더욱 향상시킬 수 있는 새로운 나노 구조를 개발하는 데 성공했다. 수소는 차세대 신재생 에너지로 가장 주목받고 있는 에너지원이다.7일 조인선 교수(신소재공학과∙대학원 에너지시스템학과)는 미국 스탠포드대학교 연구팀과 함께 이중 정렬된 이종접합 나노구조를 제안, 단일 정렬된 광전극 대비 4배 이상 높은 태양광-수소 전환효율을 갖는 새로운 광전극 구조를 개발했다고 밝혔다.관련 연구는 ‘향상된 광전기화학 물 분해를 위한 이중 배향 비스무스 바나데이트/산화주석 이종접합(Dual textured BiVO4/Sb: SnO2 heterostructure for enhanced photoelectrochemical Water-splitting)' 이라는 제목의 논문으로 화학공학 국제 학술지 <케미컬 엔지니어링 저널(Chemical Engineering Journal, IF=13.273, JCR 상위 2.45 %)> 5월1일자에 게재되었다. 이번 연구에는 우리 학교 대학원 에너지시스템학과 석사과정의 정유재 학생이 제1저자로 참여했고, 미국 스탠포드대학교 한현수 박사도 함께 했다.광전극을 이용하면 태양광으로 물을 분해해 수소를 얻을 수 있다. 이러한 태양광-수소 생산 기술은 청정 에너지인 태양광과 물로부터 수소를 생산할 수 있는 친환경 에너지 기술이다. 그러나 기존의 단일 광전극 소재를 이용하면 광 흡수율과 전기 전도도 등에서 한계를 보여, 태양광-수소 전환 효율을 높이기 어려웠다. 이러한 한계를 해결하고자 그동안 서로 다른 광전극 소재를 적층하는 이종 접합 기술의 활용에 대한 연구가 활발히 이루어져 왔다. 공동 연구팀은 소재의 결정 구조학적 배향에 따라 소재 성질이 다르게 나타나는 비등방성에 주목, 연구를 진행했다. 그 결과 표면 결정면 제어 및 이종 접합 기술이 결합된 새로운 이중 정렬 이종 접합 모델을 개발하는 데 성공했다. 이에 전자 정공 재결합을 크게 줄이고 효율적으로 전하를 수집할 뿐 아니라, 수소 발생 반응에 유리한 결정면이 표면에 드러나 획일적으로 수소 발생 특성을 향상시킬 수 있었다. 연구에 참여한 정유재 학생은 “학부 4학년(신소재공학과)때부터 학부 연구생으로서 연구에 참여해 왔다”며 “팔달관 연구실 중 가장 늦은 시간까지 불이 켜진 연구실을 만들겠다라는 마음가짐으로 노력했고, 그 결과 좋은 성과를 얻을 수 있었다”고 말했다.이어 “연구에 관심 있는 학부생들이라면 주저 없이 교수님들과 상의하고 조언을 구해 보면 좋겠다”며 “직접 실험에 참여하면서 전공에 대한 흥미를 느낄 수 있고, 더불어 논문이나 특허까지 발전시킬 수 있어 여러모로 도움이 되는 경험을 쌓을 수 있을 것”이라고 조언했다. 이번 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 중견연구, 기초연구실 사업의 지원으로 수행되었다.이종 접합 광전극 구조와 전하 수송/수집 특성 모식도. (왼쪽)이중정렬 접합구조. (오른쪽)단일 정렬 접합구조
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2802
- 작성자이솔
- 작성일2022-04-07
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2800
- 작성자이솔
- 작성일2022-04-07
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우리 학교 전자공학과 박성준 교수 연구팀이 자외선/오존 환경 속에서도 매우 짧은 시간 내에 금속산화물 IGZO 반도체 기반의 박막 트랜지스터 소자의 성능을 향상하고 특성을 조절하는 공정 개발에 성공했다고 밝혔다. 연구 내용은 ‘용액공정 IGZO 산화물 박막 트랜지스터의 자외선/오존 처리에 따른 효과적인 문턱전압 조절과 영향(Influence of UV/Ozone Treatment on Threshold Voltage Modulation in Sol-Gel IGZO Thin-Film Transistors)’이라는 제목으로 국제 학술지 <어드밴스드 머터리얼스 인터페이스(Advanced Materials Interfaces)> 프론트 커버 논문으로 선정됐다. 이번 연구에는 아주대 전자공학과 석사과정 김원식 학생과 광주과학기술원(GIST) 신소재공학과 이원준 박사가 공동 제1저자로, 아주대 전자공학과 석사과정 곽태현·백석현 학생, 한국화학연구원(KRICT) 이승훈 박사가 공동저자로 참여했다. 박막 트랜지스터 전자 소자의 전기적 매개변수 중 ‘문턱 전압(혹은 임계 전압)’은 전자 소자의 점멸에 필요한 전압을 나타내는 중요한 수치이다. 제조된 금속산화물 반도체 소자를 장기간 구동하면 전기적 스트레스로 형성되는 비정상적 음의 문턱 전압으로 인해 전기적 성능의 저하, 전기적인 불안정성의 원인이 된다. 따라서 문턱 전압을 다시 양의 방향으로 이동시켜 전자 소자의 전반적인 성능을 최대한 유지하면서 0V에 가까운 수치로 회복시킬 수 있는 기술이 반드시 필요하다. 이러한 비정상적 음의 문턱 전압 형성 및 이동 현상을 해결하기 위해 그동안 고온에서의 어닐링, 원소 도핑, 다중 적층층 형성 등의 방법이 사용됐다. 그러나 이러한 방법들은 1시간 이상의 긴 공정시간, 도핑으로 인한 IGZO 채널과 전극 사이의 추가 저항 발생, 표면 전하 특성 변화로 인해 복잡한 추가 공정이 필요한 단점이 존재한다. 이에 박성준 교수 연구팀은 IGZO 박막 트랜지스터의 반도체 채널층을 자외선/오존 환경에서 3분 가량의 단시간 노출에 의해 문턱전압이 0V에 가깝게 회복하는 현상에 주목했다. IGZO 금속산화물 반도체는 인듐(In)·갈륨(Ga)·산화아연(ZnO)으로 구성된 비정질 반도체 물질로, 용액공정을 통해 대면적 및 대량생산에 용이하며 우수한 전자이동도와 내구성, 고투명도를 지니고 있다. 이에 차세대 투명 디스플레이, 뉴로모픽 및 유해 바이오 물질 검출 센서 개발 등의 연구에 활용되고 있으며, 우수한 기계적 내구성을 활용해 피부나 특정 조직에 부착이 가능한 유해 바이오 물질 검출 센서 응용 연구도 활발히 진행되고 있다. 연구팀은 자외선 광에너지로 인해 대기 중의 오존과 활성 산호 이온종들이 IGZO 금속산화물 박말 표면과 반응해 산소 결함이 감소하는 한편, 공핍 모드(Depletion Mode) 상태였던 박막 트랜지스터 소자를 향상 모드(Enhancement Mode)로 바꾸며 문턱 전압을 이동시킬 수 있다는 것을 밝혀냈다. 이를 바탕으로 매우 짧은 공정 처리 시간으로 0V 근처로 이동 및 조절할 수 있는 고효율·고속 문턱 전압 조절 공정을 개발했다. 이번 연구 성과에 따르면 최소 1시간 이상의 고열·고압처리 혹은 복잡한 과정의 추가 공정이 필요했던 기존 방법들 대비 훨씬 간단하게 금속산화물 박막 전자 소자의 전기적 특성을 조절할 수 있다. 또한 선택적인 자외선/오존 처리가 가능해 문턱 전압 수치 차이를 적극적으로 이용한 인버터 등 다양한 전자 소자 개발에도 응용이 가능하다. 박성준 교수는 “이번 연구는 금속산화물 반도체 박막 트랜지스터 소자들을 매우 빠른 공정 속도로 처리하는 후처리 공정법으로, IGZO 산화물반도체 이외에도 다양한 금속산화물 전자재료의 전기적 특성을 매우 효과적으로 조절할 수 있는 잠재력을 지니고 있다”며 “또한 자외선 광에너지를 선택적으로 조사할 수 있어 인버터 및 각종 연산 회로 소자의 전기적 특성의 자유로운 조절 기술로도 응용할 수 있다”고 전했다. 한편 이번 연구는 한국전력공사 사외공모 기초연구사업 및 과학기술정보통신부 한국연구재단 기본과제, 기초연구실, 대학 ICT연구센터지원사업의 지원으로 수행되었다.*사진 설명(위): 왼쪽부터 박성준 교수, 김원식 석사과정, GIST 이원준 박사(아래) Advanced Materials Interfaces 커버
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- 작성일2022-04-06
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우리 학교 의과대학 연구진이 개발한 ‘간암 조기 진단 비번역 RNA 바이오마커’ 기술이 관련 기업으로 기술이전됐다. 이 기술을 활용하면 환자의 혈액을 통해 보다 안전하고 빠르게 암을 진단할 수 있어 진단 키트를 비롯한 여러 진단 플랫폼에 널리 적용될 수 있을 것으로 기대된다.기술이전 계약 체결식은 지난 4일 율곡관에서 은정우 교수 연구팀과 최기주 총장, 박해심 의료원장을 비롯한 학교 관계자들이 참석한 가운데 열렸다. 최기주 아주대 총장과 이동호 ㈜켈스 대표이사가 협약서에 서명하고 이를 교환했다. 이 기술은 아주대 의과대학 은정우, 정재연, 김순선, 조효정 교수(의학과 소화기내과학교실)팀의 연구개발 성과다. 이번 계약으로 학교는 기술이전료 8억원을 확보했고, 계약 제품이 출시 될 경우 추가 로열티를 받기로 했다.㈜켈스는 진단용 체외진단 의료기기 등의 연구개발 및 제조·판매를 전문으로 하는 벤처기업으로 액체생검을 위한 엑소좀 내의 miRNA를 기반으로 하는 진단 플랫폼을 개발하고 있다. ㈜켈스는 줄기세포치료제를 개발하는 국내 기업과 miRNA 기반의 뇌 질환 진단법을 연구하고 있으며, 이번 기술이전을 통해 R&D 파이프라인을 확장할 예정이다. 간암은 간을 이루는 간세포에 생긴 악성 세포가 무한증식하며 간 내·외부로 퍼져 끝내 생명까지 위협하는 질환이다. 우리나라의 연간 간암 환자 발생 수는 세계적으로 매우 높은 수준으로, 간암은 국내에서는 위암에 이어 두 번째로 사망률이 높은 암이다. 간은 ‘침묵의 장기’라 불릴 정도로, 간암의 경우 초기 발견이 어렵다. 간의 70~80%가 파괴되어도 뚜렷한 증상이 없어, 증상이 확연히 나타났을 때는 이미 상당 부분 암이 진행된 경우가 대부분이다. 때문에 간암은 사전 예방에 집중하거나 무증상기 진단이 무엇보다도 중요하기 때문에 조기 진단에 대한 미충족 의학적 수요(Unmet Medical Needs)가 큰 편이다. 그러나 현재 주로 사용되는 복부초음파 같은 방법은 검사자의 기술과 경험에 영향을 많이 받고, 간경변증이 동반되는 경우 재생결절과 구별이 어려울 수 있어, 크기가 작은 조기 간암일 경우 진단이 어려운 한계점이 존재한다.이번에 ㈜켈스에서 도입한 아주 의대 연구팀의 기술은 세포 간 신호전달물질인 엑소좀을 이용하여 조직 검사 없이 환자의 혈액으로부터 암세포 비번역 RNA마커를 확인할 수 있다. 이에 앞으로 간암처럼 조직 검사에 따른 위험이 큰 질환군에서 유용한 진단 바이오마커로 이용될 수 있으며, 보다 안전하고 빠르게 암을 진단할 수 있는 진단 키트 제조로 이어질 것으로 기대된다. ㈜켈스의 이동호 대표는 “엑소좀 기반의 진단은 체외진단시장에서 주목할 만한 성장성을 가진 분야로 현재 많은 연구개발이 진행되고 있다”며 “특이적 마커 확보는 진단기업으로서 중요한 경쟁력을 갖추게 됨을 의미하며, 개인맞춤형 진단과 동반 진단 등 정밀진단 분야에 활용될 수 있다”고 전했다.㈜켈스는 이번 기술이전을 통해 엑소좀 진단 플랫폼 확장 및 빠른 사업화를 위해 연구개발에 박차를 가할 예정이다. 기술 발명자인 은정우 의과대학 교수는 “간 조직 검사가 어려운 간암 환자에서 혈액 내 바이오마커를 이용한 조기 진단법은 환자의 생존율 향상에 기여할 수 있다”며 “이번 기술이전을 통해 간암 진단을 위한 액체생검 진단법이 빠르게 실용화되고, 나아가 개인별 맞춤형 진단전략을 제시할 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다. 우리 학교는 기술이전을 비롯한 기술사업화 부문에서 꾸준히 좋은 성과를 이어가고 있다. 2021년 기술이전수익 52억1000만원을 기록해 6년 연속 상승세를 이어가면서, 전국 대학 5위권의 성적을 냈다. 기술사업화란 대학 내 연구진의 연구 활동을 통해 얻은 성과를 기술이전이나 창업 등을 통해 사업화하는 것을 말한다. 성공적 기술사업화를 통해 대학에서는 연구 성과의 활용을 극대화하고, 기업·국가 경쟁력의 증대와 고용 창출에도 기여할 수 있다.
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2796
- 작성자이솔
- 작성일2022-04-05
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- 작성일2022-04-04
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- 작성일2022-04-04
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- 작성일2022-04-01
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우리 학교 김상욱 교수팀이 기상증착법을 이용한 고밀도 박막제조기술을 개발하는 데 성공했다. 이에 컬러 디스플레이 구현을 위해 현재 널리 쓰이고 있는 잉크젯 기법 이용 필름 제조를 대체하는 신기술로 활용될 수 있을 전망이다.김상욱 교수(응용화학생명공학과·대학원 분자과학기술학과, 사진)는 초음파와 기상증착법을 접목해 고밀도 양자점 필름을 만드는 데 성공했다고 밝혔다. 관련 논문은 ‘기상증착법으로 제조된 초박막 페로브스카이트/금속산화물로 완벽한 컬러 변환과 발광효율 개선(Highly thin film with aerosol-deposited perovskite quantum dot/metal oxide composite for perfect color conversion and luminance enhancement)’이라는 제목으로 화학공학 공정 분야의 저명 학술지 <케미컬 엔지니어링 저널(Chemical Engineering Journal)> 3월23일자 온라인판에 게재됐다. 김성훈 동의대 교수(아주대 대학원 분자과학기술학과 졸업), 박종욱 경희대 교수, 오종민 광운대 교수가 연구에 함께 참여했다. 컬러 디스플레이를 구현하기 위해서는 적색, 녹색, 청색의 3색상이 필요하다. 그리고 청색 OLED 물질과 컬러 변환 기술을 이용해 청색을 녹색 혹은 적색으로 바꾸는 방법이 흔히 사용되고 있다. 컬러 변환을 위한 재료로는 양자점이 사용되는데, 이 양자점은 필름 형태로 코팅되어야 한다. 현재는 코팅을 위해 잉크젯 방법이 널리 쓰이고 있으나, 청색 빛샘현상이 없는 완벽한 색 변환을 위해 필름의 두께를 키우거나, 추가적인 컬러 필터를 사용해야 하는 문제점이 있어 그 해결 방안에 대한 학계와 산업계의 관심이 높았다. 이에 공동 연구팀은 초음파와 기상증착법(Aerosol Deposition)을 접목시켜 새로운 방안을 연구 개발했다. 기상증착법은 기판 표면에 고체 소재 필름을 코팅하는 방법으로 반도체와 태양전지 등의 제조 공정에 널리 사용된다. 연구팀은 개발한 새 방식으로 고밀도의 양자점 필름 제조에 성공할 수 있었을 뿐 아니라 3μm 두께(잉크젯 방법으로 제조된 두께의 25%)의 필름에서도 청색을 완벽히 녹색과 적색으로 변환해냈다. 또 효율 향상을 위해 저가의 실리카 나노입자를 혼용하여 녹색의 경우 7,353cd/m2의 높은 효율을 달성함을 확인했다. 연구팀이 개발한 고밀도 박막은 다양한 소재에 코팅이 가능하여 유연한 소재의 기판(flexible substrate)에도 사용할 수 있다. 뿐만 아니라 미세 패턴 제조에 흔히 사용되는 마스크(Mask)가 없는 공정도 적용 가능해, 13μm 두께의 선폭 제조가 가능하다. 김상욱 교수는 “현재 컬러 디스플레이 구현을 위해 가장 널리 사용되고 있는 기법은 ‘잉크젯 기법’을 이용한 필름 제조 방식”이라며 “이번에 연구팀이 개발한 새로운 방식이 이를 대체할 획기적 기법으로 널리 활용될 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다. 이어 “여러 대학들과의 공동 연구를 통해 시너지 효과를 극대화할 수 있었으며, 앞으로도 후속 연구를 이어갈 예정”이라고 덧붙였다. 이번 연구는 한국연구재단 나노소재기술개발사업 및 기초연구사업의 지원을 받아 이루어졌다. a) 적색, 녹색 발광체와 백색 무기물이 노즐을 통해 분사되어 b) 다층박막 형성, c)d) 는 적색, 녹색 발광체 사진: 10 nm 나노입자. 우측 그림은 실제 소자 그림이며 우측 아래는 RGB 컬러가 함께 나온 것을 찍은 스펙트럼임
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2788
- 작성자이솔
- 작성일2022-04-01
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2786
- 작성자이솔
- 작성일2022-03-31
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- 작성일2022-03-29
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- 작성일2022-03-28
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- 작성자서정원
- 작성일2022-03-25
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