우리나라 과학기술의 메카, 포스텍에서는 2015년에도 다양한 분야의 연구를 통해 혁신적인 성과들을 이루어 냈는데요.그 중에서도 삶의 질을 높이고 생활의 차원을 변화시킬 포스텍의 이색 연구 성과들을 지금 Hello, 포스코 블로그에서 소개해 드립니다! : )
태양전지, 이제 종이처럼 ‘접어서’ 활용한다
전지를 종이처럼 접었다 펼 수 있다? 미래 공상과학 영화에서나 볼 수 있을 것 같은 이러한 전지를 곧 실제로 만날 수 있게 될 것 같습니다. 포스텍 화학공학과 조길원 교수, 김민 · 박종환 박사팀이 수평 구조로 유연성을 획기적으로 향상시킨 유기태양전지 기술 개발에 성공했기 때문인데요.
그동안의 유기태양전지는 휘어지기는 했지만 여러 차례 구부릴 수 없는 한계점이 있었습니다. 기판·전극·광활성층 등이 여러 층으로 쌓인 수직 구조로 기판과 전극 소재가 딱딱했기 때문이죠. 포스텍연구팀은 전지의 구조를 수평으로 바꿔 한 개의 층만이 존재하도록해,수천 회 구부려도 전지의 성능을 그대로 유지시킬 수 있었습니다. 또한 햇빛이 광활성층에 직접 도달하기 때문에 투명 기판이 필요없고, 전극을 패턴화해 한 번의 코팅으로 완성할 수 있다는 장점이 있죠.
종이처럼 접을 수 있고, 제작 공정도 단순화시킨 조길원 교수 팀의 태양전지 기술이라면, 차세대 태양전지가 곧상용화되길 기대해봐도 좋겠네요.^^
게 껍데기 추출물, 인체에 삽입 가능한 메모리소자로??
게나 가재, 새우 등 갑각류의 껍데기에서 추출해 얻어지는 물질 키토산. 노화를 억제하고 면역력을 강화하는 효능 덕분에 건강식품으로 사랑받는 성분이기도 한데요.포스텍 신소재공학과 이장식 교수가 이런 키토산을 활용해 메모리소자를 제작하는데 성공했습니다.
키토산을 메모리 소자의 저항변화 물질로 사용해, 정보저장 성능과 내구성이 뛰어난 메모리소자를 만든 것인데요. 키토산 기반의 메모리소자는 낮은 동작 전압에서도 저항변화비율(on/off ratio)이 높아 정보저장 능력이 우수하다고 하네요.
또 동물에서 추출한 소재를적용해친환경적이고 생체 적합성도 높은데요.인공장기나 패치형 전자소자 같은 인체친화형 전자기기의 메모리소자로 응용하는 것도 가능할 전망이어서 더욱 기대를 모으고 있습니다.
이장식 교수 팀은 이번 연구결과를 바탕으로 전극까지 모두 생체 적합 소재로 만든 메모리소자 개발에 나설 예정이라고 합니다.
혈액 한 방울로 심근경색 여부 바로 확인한다!
심근경색은 발병 후 2시간 이내에 치료를 받지 않으면 심장마비가 발생해, 사망으로까지 이어질 수 있는 질환입니다. 심근경색환자의 생명을 구하기 위해서는 빠른 진단과 치료가 무엇보다 중요한데요. 이 심근경색 질환을 간단히 검진할 수 있는 방법이 포스텍 화학공학과 전상민 교수·박사과정 이상희 씨 연구팀에 의해 개발되었습니다.
연구진은 심근경색이 생겨 심장 근육이 썩기 시작하면 혈액 속으로 효소나 단백질이 흘러나온다는 점에 주목하고, 이 중 다른 장기에는 없는트로포닌I(Trophonin I)란 물질이 발견되면심근경색으로 진단할 수 있다는 사실을 발견했는데요.
연구진이 개발한 8cm크기의 장치에 검사 대상자의 혈액, 그리고 트로포닌I에 달라붙는 항체로 코팅한 백금나노입자를 혼합해 넣어 주면, 혈액 중에 트로포닌I가 있는지의 여부에 따라 다른 결과가 나타나게 됩니다.
이 장치를 이용할 때 나노입자에 코팅하는 항체만 교체하면 바이러스나 식중독균은 물론 암의 진단까지 가능해, 앞으로 활용 분야가 더욱 넓어질 수 있겠네요.
동물실험, 이제 ‘바이오칩’으로 대신하세요
화장품이나 치료용 약물 개발을 위해서 실행되는 동물 실험. 하지만 윤리성문제가 계속해서 제기되고 있는데요. 앞으로는 바이오칩을 이용해 동물실험과 같은 결과를 얻을 수 있게 됩니다.
포스텍 기계공학과 김동성 교수 · 박사과정 박상민 씨 팀은 생체 내 구조를 모사한 나노섬유 투과막을 칩 위에 만드는 기술을 개발했는데요. 인체 기관을 본떠 만든 바이오칩은 동물실험의 대안으로 제시되어 왔지만, 기계보다 훨씬 더 복잡한 인체 구조의 특성상 연구에 어려움이 많았었습니다. 그러나 김동성 교수 팀의 연구 성과를 활용하면 간단한 공정으로 나노섬유 투과막을 3차원 곡면 위에 구현할 수 있죠.
공정 조건에 변화를 주면 두께나 투과성 등을 조절할 수 있고, 콜라겐이나 젤라틴 등 생물 체내에서 합성되는 물질이나 백금 등 다양한 물질을 응용해 적용할 수 있는데요. 저렴한 비용으로 동물실험을 대체할 수 있는 바이오칩에 적용할 수 있을 것으로 보입니다.
지난해 11월, 화장품 동물실험 금지 내용을 담은 법안이 통과되어 2년 뒤 시행될 예정인데요. 이 같은 상황에서 김동성 교수 연구팀의 연구 결과는 더욱 의미있게 평가되고 있습니다.
반도체소자 안에 인간의 두뇌 있다?
“현관에서 신발을 신으며 나설 채비를 하면, 주차장의 자동차가 스스로 시동을 걸고 집 앞부터 목적지까지 데려다준다?”
영화에서나 나올법한 이러한 상황은 기계에 사람의 두뇌와 같은 신경 구조가 있다면 충분히 가능하다고 하는데요. 이를 구현할 수 있는 반도체소자가 포스텍 연구팀에 의해 개발되었답니다.
복잡하고 섬세한 신경망으로 이루어진 인간의 뇌 구조를 그대로 본떠 다양한 정보를 동시에 처리하고 기억할 수 있도록 하는 기술을 ‘뉴로모픽(neuromorphic)’이라 하는데요. 포스텍 황현상 교수 연구팀에서 이 뉴로모픽 시스템을 탑재한 초소형 ·초절전 반도체소자 개발에 성공한 것이죠.
황현상 교수팀이 개발한 뉴로모픽 소자는 전기 자극이 가해질 때마다 변화하는 값을 기억하고, 특정 조건에서만 작동하는 특성을 갖는데요. 기존의 방식으로는 수십 개의 트랜지스터가 필요한 일도 단 한 개의 소자로 처리할 수 있게 되죠.
이 뉴로모픽 소자 관련 기술을 활용해 뇌파 신호와 영상·이미지 신호 등을 실시간으로 분석할 수 있게 된다면, 뇌 신호를 통해 기기를 제어하는 것이나 스마트 로봇·무인자동차 등에 응용이 가능해 더욱 기대를 모으고 있습니다.
우리 삶을 획기적으로 변화시킬 포스텍의 색다른 연구성과들에 대해 소개해 드렸는데요.
위에서 소개해 드린 연구가 상용화된다면 심근경색으로 인한 돌연사도 줄어들고,
종이처럼 얇은 전지를 휴대하며 스마트폰을 충전하는 것도 가능해 지겠죠?
세상을 보다 편리하고 풍요롭게 만드는 포스텍의 연구 성과들! 2016년에도 더욱 알찬 연구 성과가 나오기를 기대합니다!