-
세계적 나노 석학들과 ‘ACS 나노 서밋 2024’ 개최
우리 대학이 최근 각광 받는 뉴로모픽 컴퓨팅, 차세대 이차전지, 고효율 태양전지, 광촉매, CO2 전환 기술을 포함한 미래 유망 나노 소재의 최신 연구 동향을 알아보고 비전을 전망하는 'ACS 나노 서밋 2024를 개최했다.7월 1일부터 이틀간 대전 본원에서 열린 이번 행사에는 나노재료과학 분야의 권위 있는 학술지인 'ACS 나노'의 편집위원단 18인이 대거 참여했다.
우리 대학 신소재공학과는 2020년부터 차세대 유망 소재 분야의 세계적인 석학들을 초청해 혁신적인 성과를 공유하는 '이머징 소재 심포지엄'을 매년 개최해 국내·외 학계에서 명성을 얻어왔다. 올해는 'ACS 나노'의 서밋 행사와 협력해 유망 나노 소재 최신 연구를 생생히 전달했다.
특히, 행사 첫날인 1일 오전에는 플렉서블 및 나노바이오 소재 분야의 글로벌 석학으로 손꼽히는 시아오동 첸(Xiadong Chen) 난양공대 교수가 '고신뢰성 유연 소자 제조'를 주제로 강연했다.
이와 함께, 17인의 'ACS 나노' 편집장이 ▴인간의 오감 모사를 위한 나노 소재의 생체 적용 방안을 다룬 나노기술 및 웨어러블·뉴로모픽 전자소자 세션 ▴차세대 나노 신소재의 활용을 다룬 바이오 및 나노 소재 세션 ▴이차전지 및 태양전지 분야를 선도할 나노 신소재 개발에 대한 이머징 기능성 소재 세션 ▴에너지 소재 혁신 세션 등 총 4개 세션에서 강연하고, 9인의 우리 대학 신소재공학과 교수가 교내에서 연구 중인 나노 신기술을 청중과 공유했다. 대학원생들의 우수한 연구 성과를 알리는 포스터 세션 및 우수 발표 시상을 준비해 학생들이 국제학술지 편집장들과 적극적으로 교류할 수 있는 자리도 마련되었다.
행사 총괄을 맡은 김일두 신소재공학과 교수(ACS Nano 총괄 편집장)는 "이번 서밋은 이틀간 현장과 온라인을 합해 8만 7천명 이상의 국내·외 유수 연구진이 참여했다"라며, "최신 연구에 대한 강연과 토론을 자양분 삼아 나노과학 분야의 발전과 활발한 국제 공동연구를 도모하는 것은 물론, 우리 대학이 가진 신흥 유망 소재 분야 연구의 저력을 널리 알려 학교의 국제적 위상이 함께 높아진 행사였다"라고 전했다.'ACS 나노 서밋 2024'는 화학, 물리학, 생물학, 재료과학 관련 공학 분야의 최신 연구 동향에 관심이 있는 연구자라면 누구나 참석할 수 있는 무료 행사로 ACS 유튜브 채널에서 전 세계 실시간 중계됐다.
'ACS 나노'는 미국화학회(American Chemical Society, ACS)에서 2007년부터 발간하고 있는 나노분야 월간 학술지다. 나노구조 합성, 나노과학 이론, 나노 생명공학 및 나노물질 설계 관련 혁신적인 최신 연구를 폭넓게 소개하고 있다. 연간 2000편의 논문 발표, 총 인용 수 22만여 회, 논문 다운로드 횟수 약 1천 4백만 회, 저널 임팩트 팩터(Journal Impact factor: 학술지에 출판된 논문의 연간 평균 인용 수) 15.8을 기록해 나노과학 및 나노기술 분야에서 1위로 꼽히는 국제적인 권위 학술지다.한편, 우리 대학 신소재공학과는 '2024 QS 세계대학평가 학과별 순위'에서 전 세계 대학 중 21위, 국내 대학 1위를 차지한 바 있다.
2024.07.02
조회수 11260
-
변혜령 ˙ 백무현 교수팀, 이온 쌍 형성을 통한 안정한 유기 레독스 흐름 전지 개발
우리 대학 화학과 변혜령 교수와 백무현 교수가 이끄는 공동 연구팀이 레독스 흐름 전지 구동 중 비수계 전해질의 조합 및 이온쌍의 형성에 따라 유기 분자의 전자 전달 과정이 변하는 원리를 해명했다.
최근 에너지 저장 장치(ESS, Energy Storage System)에서의 화재 위험성을 줄이기 위해 리튬 기반의 전지 대신 안정성과 경제성을 겸비한 레독스 흐름 전지(redox flow battery)가 새로운 대안으로 제시되고 있다. 상용화된 레독스 흐름 전지는 바나듐을 활물질로 사용하고 있지만, 최근 바나듐 원가의 가격 상승으로 인해 대체 활물질의 개발이 절실히 요구되고 있다. 특히 레독스 특성을 가지는 유기 분자를 설계하고 활물질로 활용한 연구는 전지의 성능을 대폭 개선할 수 있어 각광을 받고 있다.
공동연구팀은 분자당 두 개의 전자를 저장할 수 있는 나프탈렌 다이이미드(NDI, Naphthalene diimide)를 활물질로 사용한 비수계 레독스 흐름 전지의 연구를 진행했다. 먼저, 암모늄 기능기를 NDI에 도입하고 음이온 전해질 조절을 통해 아세토니트릴 전해액에서 NDI의 용해도를 최대 0.9 M까지 증가시켰다. 또한, 전기화학반응에서 NDI와 함께 사용되는 전해질의 양이온에 따라 산화환원 전위 및 레독스 흐름 전지에서의 충/방전 과정의 변화 이유를 규명하였다. 작은 크기의 리튬 이온(Li+)이온과 낮은 전자주개 특성을 가지는 용매(아세토니트릴)로 구성된 비수계 전해질 환경에서, NDI는 두 단계의 환원 과정이 유사한 전위에서 진행됨을 보였다. 이와 비교하여 큰 반지름을 가지는 포타슘 이온(K+)을 포함한 아세토니트릴 전해액에서는 NDI의 두 단계 환원반응 사이의 전위차가 크게 벌어짐을 관찰했다.
밀도범함수 계산 분석을 통해 환원된 NDI 음이온과 높은 전하밀도를 가지는 Li+ 이온은 결합이 강해지며 특정구조를 가지는 이온쌍이 형성됨을 예상하였으며, 적외선 분광 분석을 통해 이를 실험적으로 증명할 수 있었다. 반면, 낮은 전하밀도의 K+은 NDI 음이온과 약한 상호작용으로 이온쌍이 형성되기 어려우며, 따라서 K+ 은 NDI의 환원 전위 및 안정성에 영향을 미치지 않음을 보고했다.
전해질 양이온의 효과는 레독스 흐름 전지의 전압 및 에너지 전달 효율성에 그대로 반영되었다. Li+을 기반으로 한 전해질 하에서는 NDI의 두 전자전달 반응에서 각각 하나의 충/방전 전압을 유지하는 반면, K+ 기반의 전해질에서는 각각 두개의 충/방전 전압 곡선이 관찰되었다. 무엇보다도 Li+을 사용한 레독스 흐름 전지의 장점은 이온쌍 형성으로 인한 구조 크기의 증가로 크로스오버(레독스 활성분자인 NDI가 기공을 가지는 분리막을 지나 상대 전극으로 이동하여 용량을 감소시키는 현상)를 감소시킬 수 있었다는 점이다. 그 결과 0.1 M의 NDI를 음극 전해액으로 이용한 비수계 레독스 흐름 전지를 구동 시 약 1000 사이클 이후에도 84%의 용량이 유지되는 것을 증명하였다. 이는 Li+ 전해질에서의 충/방전 과정이 안정적이며 연속 사용 시 사이클 당 0.017%의 용량 감소만이 진행된다는 결과다.
이 연구는 삼성미래기술육성사업 및 기초과학연구원 등으로부터 지원을 받아 수행되었으며, ‘미국화학회지(Journal of the American Chemical Society)’에 2024년 2월 12일자로 온라인으로 발표되었다. (논문명: Stabilization of Naphthalene Diimide Anions by Ion Pair Formation in Nonaqueous Organic Redox Flow Batteries)
2024.02.20
조회수 9586
-
휘어지는 10나노미터 고분자 절연막 개발
10나노미터 이하의 얇고, 유연하게 휘어지면서도 균일한 두께를 유지하는 고분자 절연막의 개발로 사물인터넷의 실현을 앞당길 수 있을 것으로 보인다.
우리 대학 생명화학공학과 임성갑 교수, 전기 및 전자공학과 유승협, 조병진 교수 공동 연구팀은 ‘개시제를 이용한 화학 기상 증착법(initiated chemical vapor deposition, 이하 iCVD)’을 이용한 고분자 절연막을 개발했다고 밝혔다.
이번 연구는 재료분야 국제 학술지인 ‘네이처 머티리얼스(Nature Materials)’ 3월 10일자 온라인 속보판에 게재됐다.
사물인터넷 시대의 핵심인 웨어러블, 플렉서블 기술 촉진을 위해서는 가볍고 전력 소모가 적으면서도 유연성을 가진 소자 제작 기술이 필수적이다.
하지만 무기물 소재를 기반으로 한 절연막을 포함한 전자소자 재료들은 유연성이 부족하고, 고온에서만 공정이 가능해 열에 약한 다른 재료들과의 조합이 좋지 않다.
또한 용액을 이용해 만든 기존 고분자 소재 절연막은 표면장력에 의한 뭉침 현상으로 균일도에 한계가 있었고, 잔류 불순물로 인해 절연 특성도 좋지 못한 경우가 많았다.
공동 연구팀은 이러한 문제점을 해결할 수 있도록 기체 상태의 반응물을 이용해 고분자를 박막 형태로 합성하는 방법인 iCVD를 사용했다.
액체 대신 기체 상태의 반응물을 이용해 균일도를 높이고 불순물을 최소화함으로써, 10nm 이하의 매우 얇은 두께에서도 무기물 기반 소재에 필적하는 절연성을 가지게 됐다.
공동 연구팀은 개발한 절연막을 유기반도체, 그래핀, 산화물반도체와 같은 차세대 반도체를 기반으로 한 트랜지스터에도 적용해 우수한 이동도를 갖는 저전압 트랜지스터를 개발했다.
그 외에도 우수한 유연성을 바탕으로 스티커 필름 형태의 전자 소자를 시연했고, 동국대 노용영 교수 연구팀과 협력해 iCVD 고분자 절연막이 대면적 유연 전자소자 기술에 적용할 수 있음을 확인했다.
이 기술은 향후 다양한 미래형 전자기기 제작에 핵심 요소소재로 활용되고, 이 분야의 기술경쟁력 우위 확보에도 역할을 할 것으로 기대된다.
임성갑 교수는 “이번에 iCVD로 구현된 박막의 절연특성은 고분자 박막으로는 구현할 수 없었던 매우 높은 수준”이며 “이번에 개발된 iCVD 고분자 절연막은 플렉서블 전자 소자 등 차세대 전자 기술에 핵심적인 역할을 할 수 있을 것”이라고 말했다.
문한얼, 신우철 박사(전기 및 전자공학과), 성혜정 학생(생명화학공학과)이 참여한 이번 연구는 미래창조과학부의 한국연구재단 신진연구자 지원사업 및 중견연구자 지원사업, 글로벌프론티어사업 나노기반 소프트일렉스토닉스 연구단의 지원을 받아 수행됐다.
□ 그림 설명
그림 1. iCVD 공정의 모식도
(i) 재료물질 (initiator, monomer) 주입, (ii) 개시제의 활성화, (iii), (iv): 활성화된 개시제에 의한 고분자(polymer) 합성
그림 2. 연구진이 개발한 고분자 절연막을 이용하여 제작한 대면적, 고유연성 전자소자
그림 3. 스티커처럼 붙이고 뗄 수 있는 전자소자 이미지
2015.03.10
조회수 23317
-
촉각기술 분야 국제 학회 14일부터 대전 컨벤션센터에서 열려
IEEE World Haptics Conference 2013가 대전 컨벤션센터에서 개최되고 있다.
- 전 세계 25개국 450명 전문가 "2013 IEEE 국제 햅틱스 학회" 참여해 -
사람이나 동물들은 촉각을 이용해 주위 환경을 인지하고 위험물을 피하기도 한다. 강아지가 사람의 손길에 꼬리를 흔들 듯 만지면 반응하는 로봇이나 터치 스크린 등 촉각분야 연구 전문가들이 지난 14일(일)부터 대전 컨벤션센터에 모여 오는 18일(목)까지 학회와 일반인들을 위한 기술성과 전시회를 개최한다고 KAIST(총장 강성모)는 밝혔다.
전 세계 25개국 450여명의 햅틱스(Haptics, 촉각 기술) 전문가들이 참여해 연구성과를 공유하고 상호지식을 교류하는 ‘IEEE 국제 햅틱스 학회(IEEE World Haptics Conference 2013, IEEE WHC 2013)’는 세계 주요 도시를 순회하며 격년 째 개최되고 있다. 2007년 일본 츠쿠바(Tsukuba), 2009년 미국 솔트레이크 시티(Salt Lake City), 2011년 터키 이스탄불(Istanbul)이어 올해는 대전에서 열린다.
IEEE WHC 2013(http://www.haptics2013.org)은 한국로봇학회와 국제전기전자기술자협회(IEEE) 소속 ‘로봇자동화학회(Robotics and Automation Society)’가 주관하며, KAIST, 한국전자통신연구원(ETRI), 한국표준과학연구원(KRISS), LG, 삼성, 마이크로소프트(Microsoft) 등 국내 과학 분야를 대표하는 연구기관과 기업이 참여해 미래 햅틱 기술의 연구와 발전방향에 대해 토론한다.
주요 강연자로는 토니 프리스카트(Tony Prescott) 영국 셰필드대학(University of Sheffield) 교수, 압둘모탈랩 사디크(Abdulmotaleb Saddik) 캐나다 오타와대학(University of Ottawa) 교수, 마사히코 이나미(Masahiko Inami) 일본 게이오대학(Keio University) 교수, 웨인 북(Wayne Book) 조지아공대(Georgia Institute of Technology) 교수가 참석해 사람과 동물의 촉각을 응용해 만든 로봇, 인터페이스, 멀티미디어 사례에 대해서 언급한다.
토니 프리스카트 교수는 쥐가 얼굴에 난 수염으로 사물을 인지할 수 있다는 것에 착안해 2008년 쥐를 닮은 로봇을 개발한 이래 최근에는 작은 두더지 모습을 한 로봇 쉬루봇(Shrewbot)을 탄생시킨 경험에 대해서 얘기할 예정이다. 에트루리아산 두더지인 쉬루(shrew)는 아주 작은 크기의 들쥐로 어두운 곳에서도 민감하게 반응하는 수염을 가지고 길을 찾거나 먹이 감을 사냥한다. 쉬루봇은 수염에서 느껴지는 촉각만으로 상대가 있는 방향으로 쫓아가거나 상대방의 특성이나 위치 등을 파악할 수 있다. 이 같은 로봇이 상용화 되면 화재 현장 등 재난 지역에서 인명을 구조하는데 큰 도움을 줄 수 있다.
이 밖에도 웨인 북 교수는 오늘날 우리 생활의 상당 부분이 기계나 컴퓨터에 의한 자동화에 의존하고 있는데 과연 이들 기계가 맡은 역할을 제대로 수행하고 있는지 기계나 컴퓨터로부터 피드백을 받는 것이 점점 더 중요해지고 있다며 기계와 인간 사이의 피드백 인지 기술에 대해서 강연한다.
햅틱스 분야 세계 최고 전문가들이 집결할 이번 학회에서는 역대 최대 수의 논문이 발표되고 촉각을 응용한 80개의 최신 기술이 시연된다. 11개 기업(국내 4, 해외 7)의 제품 전시와 더불어 지금까지 학술대회에서 시도되지 않았던 햅틱 기술을 응용한 아트 전시회가 개최되며, 전 세계에서 초청된 7명의 예술가가 자신들의 작품을 선보인다. 특히 17일(수, 오전 9:00-오후 5:00)에는 햅틱 아트와 햅틱 기술전시를 일반인에게 무료로 개방해 누구나 과학기술과 예술이 만나는 현장을 즐길 수 있다.
IEEE WHC 2013 조직운영위원장인 권동수 KAIST 기계공학과 교수는 “이번 대회를 성공적으로 주관함으로써 2016년 한국이 세계 최고 권위의 정보통신기술(ICT) 학회인 국제지능형로봇시스템총회(2016 International Conference on Intelligent Robots and Systems, IROS)를 개최하는데 초석이 될 것”이라며 “그동안 IEEE WHC 2013가 주로 유럽과 미국에서만 개최되어 참석이 어려웠던 국내 햅틱스 전문가들도 이번에 대거 참여하게 되면서 우리의 햅틱 기술 및 역량 발전에 크게 도움이 될 것”이라고 말했다. 끝.
※ 주요 강연자 의제발표 제목
○토니 프리스카트 교수: 쥐의 수염에서부터 인간의 손끝까지--보다 능동적으 반응하는 생체모방형 촉각기술 구현(From whiskers to fingertips--a biomimetic approach to active touch sensing)
○ 압둘모탈래브 사디크 교수: 멀티미디어 측면에서 본 촉각 기술(Haptics: A multimedia perspective)
○ 마사히코 이나미 교수: 꼭 터치해야만 하나? -- 물질적인 형태를 넘어서는 촉각 기술(Should I touch it--Haptics beyond its physicality)
○웨인 북 교수: 인간과의 상호작용이라는 관점에서 본 촉각을 통한 피드백 기술(A human in the loop: Feedback from one perspective)
※ 첨부: 행사 안내 자료
2013.04.15
조회수 18742
-
과학기술계 세계적 리더, 10일 KAIST에 집결
- 제6회 KAIST 총장자문위원회 참석 위해 - - 재학생들과 피자·김밥 먹으면서 대화도 나눠 -
미국 연방정부의 과학기술부 장관격인 미국과학재단(NSF) 총재를 지낸 아든 비먼트(Arden Bement) 박사와 영국의 고등교육 평가기관인 QS의 세계대학 평가에서 수년째 아시아 1위를 차지하고 있는 홍콩과기대 토니 챈(Tony F. Chan) 총장 등 세계 정상급 과학기술계 리더들이 10일 대전 KAIST를 방문했다.
이밖에 MIT 및 칼텍(Caltech, 캘리포니아 공대)과 더불어 세계 3대 공대 중 하나로 꼽히는 독일 베를린공대의 요르그 스타인바크(Jörg Steinbach) 총장을 비롯해 폴 그린필드(Paul Greenfield) 호주 퀸즈랜드대 총장, 라스 펠레슨(Lars Pallesen) 덴마크공대 총장, 요시나오 미시마(Yoshinao Mishima) 동경공대 수석부총장, 모쉐 슈피탈니(Moshe Shpitalni) 이스라엘 테크니언(Technion) 대학원장 등 모두 14명의 해외자문위원과 함께 민계식 현대중공업 회장, 이희국 LG 실트로 사장 등 6명의 국내자문위원도 9일과 10일 속속 KAIST에 합류했다.
이처럼 국내·외의 산·학·연 정상급 유명인사들이 KAIST를 방문한 이유는 10일 서남표 총장이 주관한 제6회 KAIST 총장자문위원회에 참석하기 위해서다.
서 총장은 부임 첫 해인 지난 2006년부터 KAIST를 세계적인 과학기술대학으로 발전시키기 위해 학술 및 교육, 연구 분야에서 다양한 정책자문을 얻고자 매년 총장자문위원회의를 개최해오고 있다.
올 11월 현재 KAIST 총장자문위원회 위원장은 닐 파파랄도(Neil Pappalardo) 미국 메디텍(MEDITECH) 회장이 맡고 있다. 이들 국내·외 자문위원들은 회의 전날인 9일 오후 2시부터는 무선충전 전기자동차(온라인 전기자동차)와 모바일 항구(MH) 연구현장을 방문해 연구 성과를 보고받고 연구진을 격려했다.
이어 10일에는 서남표 총장으로부터 지난 1년간 ‘KAIST의 주요현황 및 비전’을, 백경욱 연구부총장으로부터 ‘KAIST가 나아가야 할 연구방향’에 대해, 그리고 이영훈 학생본부장으로부터는 ‘학생사고 이후 학생지원 계획’ 등을 보고받고 전문가로서 의견을 제시했다.
이어 생명과학과 허원도 교수, 기계공학과 김정 교수 등 6명의 교수의 첨단기술 연구과제에 대한 주제발표와 토론 순으로 자문회의가 진행됐다.
이와 같이 서 총장과 KAIST는 ‘2011 총장자문위원회’에 세계적 연구대학으로서의 국제화 활동 및 교육환경 개선 등 지난 1년간 학교가 중점적으로 추진해온 제반 활동을 보고했으며 각 사안별로 제시된 자문위원들의 의견은 학교정책 등에 적극 반영할 방침이다.
특히, 이날 총장자문위원들은 12시부터 교내 E5빌딩 2층 교수클럽에서 KAIST 재학생들과 김밥, 피자, 치킨 등으로 점심을 먹으면서 대화를 나누는 시간도 가졌다. 쉽게 만나기 어려운 전 세계 과학기술계의 최정상급 인사 20여명이 학생들과 소박하게 점심을 먹으면서 대화와 토론을 나눈 것은 매우 이례적인 일이다.
학교측은 짧은 시간이지만 학생들이 이들 인사들과의 대화와 관심사항에 대한 의견 교환을 통해 과학기술의 중요성을 깨닫는 한편 인생관을 정립하는데 큰 도움을 얻을 것으로 기대하고 있다.
학교는 이를 위해 지난 7일부터 학내공지를 통해 총장자문위원들과 대화를 원하는 학부 및 대학원생 100명을 선착순으로 모집했으며 이날 학생과의 대화시간에는 자문위원단은 물론 학생, 그리고 서 총장을 포함한 보직교수 등 모두 180여명이 참석했다.
10일 본관 1층에서 열린 "제6회 KAIST 총장자문위원회"에서 서남표 총장이 자문위원들에게 발표를 하고 있다.
10일 KAIST E5빌딩 2층 교수클럽에서 KAIST 재학생들과 총장자문위원들이 김밥, 피자, 치킨 등으로 점심을 먹으면서 대화를 나누고 있다.
2011.11.10
조회수 19648