Research

POSTECH 한욱신․유환조 교수팀, 수천배 빠른 분석엔진 개발

“친구, 은사, 동문, 전 여친, 컴퓨터 한대로 1분이면 찾는다?” POSTECH 한욱신․유환조 교수팀, 수천배 빠른 분석엔진 개발 대표적인 SNS, 페이스북에 접속하면 친구나 학교의 은사는 물론 헤어진 전 여자친구까지 찾을 수 있는 ‘알 수도 있는 사람’이란 기능이 있다. 실제로 이러한 기능을 통해 유럽과 아시아로 헤어진 가족이 다시 만나는가 하면, 놀라운 러브스토리가 펼쳐져 화제가 된 바 있다. 이 재미있는 기능은 원래 수백대~수천대의 고성능 컴퓨터를 통해 이루어지는 작업이지만, 이런 어려운 작업을 일반 컴퓨터 단 한 대로 최대 수천배까지 빠르게 찾아낼 수 있는 기술이 나와 학계의 주목을 받고 있다. POSTECH 창의IT융합공학과/컴퓨터공학과 한욱신 교수․컴퓨터공학과 유환조 교수팀은 일반 컴퓨터만을 가지고도 대용량의 그래프 데이터를 분단위로 처리할 수 있는 획기적인 기술 ‘터보그래프’를 개발, 최근 열린 데이터마이닝 분야 최정상 국제학술대회인 KDD2013을 통해 발표했다. 통상 페이스북이나 트위터에 탑재된, 비슷한 관심사를 가진 사용자를 찾아주거나, 친분이 있을 수도 있는 사용자를 자동으로 찾아주는 기능은 무려 10억명 사용자의 그래프 데이터를 모두 검색해 연결 고리를 찾아내는 분석기능이다. 그렇기 때문에 수백대의 고성능 컴퓨터를 이용해 끊임없이 분석작업을 실시해야 하지만, 한 교수팀이 개발한 터보그래프를 이용하면 일반적으로 사용하는 컴퓨터 한 대로도 수분이면 해결이 가능하다. 실제로 트위터 데이터를 통해 이미 개발된 기술과 비교해본 결과, 100대의 컴퓨터를 이용해 13분만에 검색되는 수준의 데이터를, 터보데이터는 단 한 대의 컴퓨터로 4분도 안 되는 시간만(3.7분)에 검색해 냈다. 연구팀은 이러한 소셜네트워크 뿐만 아니라, 데이터 분석을 통해 단백질간의 상호작용을 밝혀내는 생명분야, 화학 구조식이나 우리의 뇌 속 세포들의 움직임을 알 수 있는 뇌과학 등 광범위한 분야의 분석에도 활용될 수 있을 것으로 기대하고 있다. 연구를 주도한 한욱신 교수는 “이 기술을 활용하면 100만원 정도의 컴퓨터로도 대량의 그래프 데이터를 단시간에 처리할 수 있어 데이터 분석을 바탕으로하는 전산, 생명, 화학 등의 분야에서 활용할 수 있으며 속도와 정확성이 중요한 소셜네트워크서비스 기업들에도 큰 도움이 될 것”이라며 “산학협력을 통해 다양한 상용화도 계획하고 있다”고 밝혔다.

POSTECH, 이온성 액체가 예거* 움직이는 인공근육 만들까

POSTECH, “이온성 액체가 예거* 움직이는 인공근육 만들까” 화학 박문정 교수팀, 저전압 전기감응성 고분자 액츄에이터 개발 *영화<퍼시픽 림>에 나오는 로봇 이름 최근 개봉되어 화제를 모으고 있는 기예르모 델 토로 감독의 <퍼시픽 림>에 나오는 로봇 ‘예거’를 살펴보면 인간의 동작이 로봇에 전달되어 사람처럼 자연스럽게 팔과 다리가 움직인다. 이는 바로 생체를 모방해 만든 인공근육이 탑재되어 있기 때문인데, 이 인공근육을 움직이기 위해서는 전기에 반응하는 액츄에이터(actuator)*1가 필요하다. 특히 예거와 같이 사람의 움직임처럼 정밀하게 움직이는데 사용되는 인공근육은 더더욱 사용 전압을 낮추는 기술이 필수적이다. POSTECH(포항공과대학교) 화학과 박문정 교수․박사과정 김온누리 씨 팀은 나노구조를 가진 술폰화된 블록공중합체(Block copolymers)에 이온성 액체를 넣어 1V 이하의 전압에서도 빠르게 반응하는 전기 감응성 고분자 액츄에이터(electroactive polymer actuator)를 개발, 네이처 자매지인 네이처 커뮤니케이션(Nature Communications)지 최신호를 통해 발표했다. 최근 생체 모방형 기술의 발전에 따라 특히 로봇이나 생체근육의 대용기능으로 사용될 인공 근육에 필요한 전기 감응성 액츄에이터에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 그 중 고분자 액츄에이터는 중량이 적고, 유연성이 뛰어나며 기계적 강도가 높은데다 비용면에서도 유리해 학계에서도 주목을 받고 있는 분야다. 하지만, 지금까지 발표된 고분자 액츄에이터는 4~5V 이상의 높은 전압에서만 느리게 반응하고, 무엇보다 공기 중에서 안정적인 구동이 불가능해 실제 생체 모방형 기기에 적용하기 어려웠다. 연구팀은 잘 정렬된 나노 구조의 고분자 내부에 공기 중에서도 전기화학적으로 안정되어 있는 이온성 액체를 넣어 전달 효율과 기계적 안정성을 높인 액츄에이터를 개발하는데 목표를 뒀다. 특히, 인간 친화적 생체 모방형 액츄에이터로 적용하는데 가장 필수적으로 해결해야 할 점을 낮은 구동 전압으로 판단, 소형 배터리에서도 장기간 안정적으로 구동할 수 있는 액츄에이터를 개발하는데 초점을 맞췄다. 그 결과 1V 미만의 전압에서도 1초내에 수 mm를 움직일 수 있는 액츄에이터를 개발하는데 성공했다. 이는 인공근육과 같은 생체 모방형 기기를 고작 1.5V AAA사이즈의 배터리 하나만으로도 충분히 구동시킬 수 있다는 의미라고 연구팀은 전했다. 연구를 주도한 POSTECH 박문정 교수는 “이번 연구성과는 전기 감응성 액츄에이터의 구동 전압을 크게 낮춰 전압이 낮아야만 사용할 수 있는 인간 친화적 기기 개발의 기반을 닦았다는데 그 의미가 있다”며 “마이크로 센서는 물론 로봇공학과 인공 근육 등 생체 모방형 기술에 응용 가능성이 뛰어나다고 평가받고 있다”고 밝혔다. 한편, 이번 연구는 미래창조과학부의 글로벌프론티어 사업, 중견연구자 지원사업 WCU(세계수준 연구중심대학)사업의 지원을 받아 수행됐다.

POSTECH 이건홍 교수팀, 아미노산 이용한 가스 하이드레이트 형성억제기술 개발

아미노산이 가스하이드레이트 형성을 막는다고? POSTECH 이건홍 교수팀, 아미노산 이용한 가스 하이드레이트 형성억제기술 개발 천연가스와 원유를 파이프를 통해 옮길 때 가장 유의해야 할 것은? 바로 가스 하이드레이트(gas hydrate)가 생겨나면서 이송 파이프를 막는 현상이다. 천연가스와 원유를 이송하는 거대한 파이프라인 한 곳에라도 막힘 현상이 발생하게 되면 이송이 전면적으로 중단되고, 파이프라인을 찾아 수리하는 시간은 물론 비용이 발생하게 돼 경제적 손실도 적지 않다. POSTECH(포항공과대학교) 화학공학과 이건홍 교수․박사과정 사정훈씨, RIST(포항산업과학연구원) CO2 연구단 한건우 박사팀은 친환경적인 천연 아미노산을 이용, 가스 하이드레이트 형성을 억제하는 기술을 개발하는데 성공했다. 가스 하이드레이트는 일정 조건에서 물과 가스로 만들어지는 얼음처럼 생긴 고체 화합물로, 천연가스나 원유를 이송할 때 파이프 안에서 만들어져 막힘 현상을 일으키는 골칫거리로 알려져 있다. 물론 기존에도 이러한 가스 하이드레이트 생성을 막기 위해 메탄올이나 에틸렌 글리콜을 이용하기는 했지만, 너무 많은 양을 필요로 하기 때문에 경제성이 떨어질 뿐 아니라, 메탄올 등의 성분이 가진 독성 때문에 유출 사고가 일어나면 심각한 환경오염을 유발할 가능성이 있는 것으로 지적을 받아왔다. 연구진은 천연 아미노산을 기존 억제제보다 100배 가량 낮은 0.5wt%를 넣어 천연가스나 원유가 파이프에서 흐르는 동안에도 가스 하이드레이트의 생성과 성장을 지연시키는데 성공했다. 아미노산은 메탄올 등에 비해 인체에 들어가도 해가 없을 정도로 친환경적인 특성을 가져 어떤 환경에서나 사용할 수 있으며, 차세대 에너지원으로 주목받고 있는 셰일가스*1의 개발이나 수송, 이산화탄소 저감기술 등에도 활용할 수 있을 것으로 기대되고 있다. POSTECH과 RIST는 학-연 프로그램을 통해 가스 하이드레이트 관련 기술을 개발하고 있으며, 특히 이번 연구성과와 관련된 이산화탄소 수송․저장 기술 뿐만 아니라 가스 하이드레이트를 이용한 해수담수화 기술에 대한 연구도 진행하고 있다. 한편, 이번 연구성과는 세계적 과학저널 네이처가 발간하는 ‘사이언티픽리포트(Scientific Reports)’ 13일자(온라인판)에 게재되었으며 포항산업연구원과 미래창조과학부, 한국연구재단의 지원을 받아 수행되었다. 1. 셰일 가스(Shale Gas) 모래와 진흙이 오랜 세월동안 쌓여 굳어서 만들어진 퇴적암층 속에 들어 있는 천연가스로, 화학적 성분이 천연가스와 동일해 차세대 에너지원으로 각광을 받고 있다.

조길원 교수팀, '주름' 이용해 나노선 정렬하는 기술 최초 개발

국내연구진이 고무에 주름을 만들어 단 1분 만에 반도체나 센서에 활용되는 '나노선(nano- wire)'을 손쉽게 배열할 수 있는 방법을 세계 최초로 개발했다 POSTECH화학공학과 조길원(56) 교수와 이승구(32) 박사 연구팀은 나노선이 섞여 있는 알코올 용액을 주름진 표면에 떨어뜨려 주름 사이에 들어가게 한 뒤 용액을 증발시켜 원하는 모양으로 정렬시키는 새로운 방법을 발견 했다. 이 방법은 재료분야의 세계적 권위 대열에 한국 대학의 위상을 올려 놓았다. 이에 따른 결과로 한국경제 연구원과 포항공대산학 협력단의 연구원들이 고무에 주름을 만들어 단 1분 만에 반도체나 센서에 활용되는 '나노선(nano-wire)'을 손쉽게 배열... 국내연구진이 고무에 주름을 만들어 단 1분 만에 반도체나 센서에 활용되는 '나노선(nano- wire)'을 손쉽게 배열할 수 있는 방법을 세계 최초로 개발했다 POSTECH화학공학과 조길원(56) 교수와 이승구(32) 박사 연구팀은 나노선이 섞여 있는 알코올 용액을 주름진 표면에 떨어뜨려 주름 사이에 들어가게 한 뒤 용액을 증발시켜 원하는 모양으로 정렬시키는 새로운 방법을 발견 했다. 이 방법은 재료분야의 세계적 권위 대열에 한국 대학의 위상을 올려 놓았다. 이에 따른 결과로 한국경제 연구원과 포항공대산학 협력단의 연구원들이 고무에 주름을 만들어 단 1분 만에 반도체나 센서에 활용되는 '나노선(nano-wire)'을 손쉽게 배열... 국내연구진이 고무에 주름을 만들어 단 1분 만에 반도체나 센서에 활용되는 '나노선(nano- wire)'을 손쉽게 배열할 수 있는 방법을 세계 최초로 개발했다 POSTECH화학공학과 조길원(56) 교수와 이승구(32) 박사 연구팀은 나노선이 섞여 있는 알코올 용액을 주름진 표면에 떨어뜨려 주름 사이에 들어가게 한 뒤 용액을 증발시켜 원하는 모양으로 정렬시키는 새로운 방법을 발견 했다. 이 방법은 재료분야의 세계적 권위 대열에 한국 대학의 위상을 올려 놓았다. 이에 따른 결과로 한국경제 연구원과 포항공대산학 협력단의 연구원들이 고무에 주름을 만들어 단 1분 만에 반도체나 센서에 활용되는 '나노선(nano-wire)'을 손쉽게 배열... 국내연구진이 고무에 주름을 만들어 단 1분 만에 반도체나 센서에 활용되는 '나노선(nano- wire)'을 손쉽게 배열할 수 있는 방법을 세계 최초로 개발했다 POSTECH화학공학과 조길원(56) 교수와 이승구(32) 박사 연구팀은 나노선이 섞여 있는 알코올 용액을 주름진 표면에 떨어뜨려 주름 사이에 들어가게 한 뒤 용액을 증발시켜 원하는 모양으로 정렬시키는 새로운 방법을 발견 했다. 이 방법은 재료분야의 세계적 권위 대열에 한국 대학의 위상을 올려 놓았다. 이에 따른 결과로 한국경제 연구원과 포항공대산학 협력단의 연구원들이 고무에 주름을 만들어 단 1분 만에 반도체나 센서에 활용되는 '나노선(nano-wire)'을 손쉽게 배열... 국내연구진이 고무에 주름을 만들어 단 1분 만에 반도체나 센서에 활용되는 '나노선(nano- wire)'을 손쉽게 배열할 수 있는 방법을 세계 최초로 개발했다 POSTECH화학공학과 조길원(56) 교수와 이승구(32) 박사 연구팀은 나노선이 섞여 있는 알코올 용액을 주름진 표면에 떨어뜨려 주름 사이에 들어가게 한 뒤 용액을 증발시켜 원하는 모양으로 정렬시키는 새로운 방법을 발견 했다. 이 방법은 재료분야의 세계적 권위 대열에 한국 대학의 위상을 올려 놓았다. 이에 따른 결과로 한국경제 연구원과 포항공대산학 협력단의 연구원들이 고무에 주름을 만들어 단 1분 만에 반도체나 센서에 활용되는 '나노선(nano-wire)'을 손쉽게 배열... 국내연구진이 고무에 주름을 만들어 단 1분 만에 반도체나 센서에 활용되는 '나노선(nano- wire)'을 손쉽게 배열할 수 있는 방법을 세계 최초로 개발했다 POSTECH화학공학과 조길원(56) 교수와 이승구(32) 박사 연구팀은 나노선이 섞여 있는 알코올 용액을 주름진 표면에 떨어뜨려 주름 사이에 들어가게 한 뒤 용액을 증발시켜 원하는 모양으로 정렬시키는 새로운 방법을 발견 했다. 이 방법은 재료분야의 세계적 권위 대열에 한국 대학의 위상을 올려 놓았다. 이에 따른 결과로 한국경제 연구원과 포항공대산학 협력단의 연구원들이 고무에 주름을 만들어 단 1분 만에 반도체나 센서에 활용되는 '나노선(nano-wire)'을 손쉽게 배열...

POSTECH, “이온성 액체가 예거 움직이는 인공근육 만들까

POSTECH, "이온성 액체가 예거* 움직이는 인공근육 만들까" 화학 박문정 교수팀, 저전압 전기감응성 고분자 액츄에이터 개발 *영화<퍼시픽 림>에 나오는 로봇 이름 최근 개봉되어 화제를 모으고 있는 기예르모 델 토로 감독의 <퍼시픽 림>에 나오는 로봇 ‘예거’를 살펴보면 인간의 동작이 로봇에 전달되어 사람처럼 자연스럽게 팔과 다리가 움직인다. 이는 바로 생체를 모방해 만든 인공근육이 탑재되어 있기 때문인데, 이 인공근육을 움직이기 위해서는 전기에 반응하는 액츄에이터(actuator)*1가 필요하다. 특히 예거와 같이 사람의 움직임처럼 정밀하게 움직이는데 사용되는 인공근육은 더더욱 사용 전압을 낮추는 기술이 필수적이다. POSTECH(포항공과대학교) 화학과 박문정 교수․박사과정 김온누리 씨 팀은 나노구조를 가진 술폰화된 블록공중합체(Block copolymers)에 이온성 액체를 넣어 1V 이하의 전압에서도 빠르게 반응하는 전기 감응성 고분자 액츄에이터(electroactive polymer actuator)를 개발, 네이처 자매지인 네이처 커뮤니케이션(Nature Communications)지 최신호를 통해 발표했다. 최근 생체 모방형 기술의 발전에 따라 특히 로봇이나 생체근육의 대용기능으로 사용될 인공 근육에 필요한 전기 감응성 액츄에이터에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 그 중 고분자 액츄에이터는 중량이 적고, 유연성이 뛰어나며 기계적 강도가 높은데다 비용면에서도 유리해 학계에서도 주목을 받고 있는 분야다. 하지만, 지금까지 발표된 고분자 액츄에이터는 4~5V 이상의 높은 전압에서만 느리게 반응하고, 무엇보다 공기 중에서 안정적인 구동이 불가능해 실제 생체 모방형 기기에 적용하기 어려웠다. 연구팀은 잘 정렬된 나노 구조의 고분자 내부에 공기 중에서도 전기화학적으로 안정되어 있는 이온성 액체를 넣어 전달 효율과 기계적 안정성을 높인 액츄에이터를 개발하는데 목표를 뒀다. 특히, 인간 친화적 생체 모방형 액츄에이터로 적용하는데 가장 필수적으로 해결해야 할 점을 낮은 구동 전압으로 판단, 소형 배터리에서도 장기간 안정적으로 구동할 수 있는 액츄에이터를 개발하는데 초점을 맞췄다. 그 결과 1V 미만의 전압에서도 1초내에 수 mm를 움직일 수 있는 액츄에이터를 개발하는데 성공했다. 이는 인공근육과 같은 생체 모방형 기기를 고작 1.5V AAA사이즈의 배터리 하나만으로도 충분히 구동시킬 수 있다는 의미라고 연구팀은 전했다. 연구를 주도한 POSTECH 박문정 교수는 “이번 연구성과는 전기 감응성 액츄에이터의 구동 전압을 크게 낮춰 전압이 낮아야만 사용할 수 있는 인간 친화적 기기 개발의 기반을 닦았다는데 그 의미가 있다”며 “마이크로 센서는 물론 로봇공학과 인공 근육 등 생체 모방형 기술에 응용 가능성이 뛰어나다고 평가받고 있다”고 밝혔다. 한편, 이번 연구는 미래창조과학부의 글로벌프론티어 사업, 중견연구자 지원사업 WCU(세계수준 연구중심대학)사업의 지원을 받아 수행됐다.

POSTECH, “‘추정능력’ 높이면 ‘유비쿼터스’가 가까워진다”

POSTECH, “‘추정능력’ 높이면 ‘유비쿼터스’가 가까워진다” 전자과 송우진 교수팀, 센서 네트워크 새 알고리즘 개발 직접 가지 않아도 온도와 습도, 이산화탄소를 모니터링해 작물 재배에 필요한 조건들을 조절할 수 있는 농장, 주차공간을 자동으로 파악하거나 도로시설물을 관리하는 무인 자동화 교통체계, 적군의 아주 미세한 움직임도 파악할 수 있는 군사 추적 시스템. 이미 어느 정도 우리에게 가까워진 기술이지만, 자동화된 시스템인 만큼 정확성 확보가 최우선되는 무선 센서 네트워크 기술들이다. POSTECH 전자전기공학과 송우진 교수․박사과정 이한솔․이재우씨, 삼성전자 김성은 박사 연구팀은 센서 네트워크에 쓰이는 신호처리 기법 중 하나인 확산 LMS 알고리즘의 중요한 판단기준인 속도-정확도를 크게 향상시키는 방법을 제안, 학계로부터 주목을 받았다. 무선 센서 네트워크는 센서를 이용해 넓은 지역의 환경이나 물리적 조건을 파악하도록 하는 무선 네트워크로, ‘언제 어디서나 네트워크에 접속할 수 있는’ 유비쿼터스 환경이 구비되면서 전세계적으로 활발하게 연구되고 있는 핵심기술 중 하나다. 그러나 생활, 군사 등 다양한 분야에서 활용될 수 있음에도 아직까지 센서 신호처리 기술의 한계로 적용 가능한 분야는 한정적이었다. 센서는 이 네트워크의 “눈”으로 기능하는 만큼 센서의 반응속도와 정확성을 동시에 높이는 기술이 고안되어야 하지만, 지금까지의 기술로는 속도를 높이면 정확성이 떨어지는 ‘반비례’ 현상을 보였다. 연구팀은 이러한 현상을 해결하기 위해 수학적 분석 방법을 이용해 중요한 파라미터인 스텝사이즈(step-size)를 최적의 값으로 변화시키는 방법을 제안, 센서들의 추정 성능을 크게 향상시켰다. 지금까지 이 추정 성능을 향상시키는 방법은 사용자 반응에 의한 방법으로 오차가 크거나 그 근거가 미약하다는 지적을 받아왔다. 연구를 주도한 송우진 교수는 “이 연구에서는 센서의 추정 성능을 높여 신호처리 기술 역시 상당부분 향상시켰다는 점에서 많은 주목을 받았다”며 “이처럼 신호처리 기술의 정확성을 높이는 기술이 개발될 수록 무선 센서 네트워크를 활용한 새로운 부가가치가 창출될 수 있을 것”이라고 밝혔다. 한편 이 연구성과는 오는 30일 전자 분야 세계적 학회인 서킷.시스템, 컴퓨터, 커뮤니케이션 국제기술학회(International Technical Conference on Circuit/Systems, Computers and Communications)에서 ‘최우수 논문상(Best Paper Award)’을 수상할 예정이다.

POSTECH, 붓 그리듯 ‘다중이’ 메모리 만들었다

POSTECH, 붓 그리듯 ‘다중이’ 메모리 만들었다 고집적도, 고도 보안을 요구하는 메모리에 응용될 듯 원자힘간현미경(AFM)을 붓처럼 사용해 만들 수 있는, 4개의 서로 다른 상태를 유지하는 ‘다중이’ 메모리 소자가 개발됐다. 경쟁적으로 개발되고 있는 첨단 메모리 소자들과 마찬가지로 전력은 적게 소모하면서도 집적도를 크게 높였을 뿐만 아니라, 고도의 보안을 요구하는 메모리에 활용될 것으로 기대를 모으고 있다. POSTECH 첨단재료과학부․신소재공학과 장현명 교수․손종역 박사(현 경희대 교수)팀은 망간(Mn) 원자가 도핑된 바리움 티타네이트 나노막대 배열을 이용, 4개의 메모리 상태를 가지는 다중상태(多重狀態) 메모리 소자를 개발하는데 성공했다. 특히 이 메모리 소자는 AFM현미경 끝에 물질을 살짝 묻혀 선을 긋거나 틀 속으로 방울을 흘려 넣는 간단한 방법을 이용해 눈길을 끌었다. 정보처리 속도는 빠르면서 전력소비를 크게 줄여 향후 IT기술을 크게 향상시킬 것으로 기대를 모으는 R램, F램과 같은 첨단 메모리 소자들은 1이나 0, 혹은 양극(+)과 음극(-) 등 2개의 메모리 상태만을 기록하고 저장하는 방식을 사용하고 있다. 연구팀은 전기적, 자기적 현상이 동시에 일어나는 다강체*1 물질이 전기와 자기 분극*2에서 각각 양극과 음극의 상태가 된다는 점을 착안해 전기의 양극, 음극과 자기의 양극, 음극 등을 조합, 4중 상태를 하나의 메모리에서 구현하는데 성공했다. 이처럼 메모리 상태가 3개 이상이 될 경우, 같은 크기의 메모리에 집적도를 높일 수 있을 뿐 아니라, 정보를 각 상태별로 분산해 저장할 수 있기 때문에 고도의 보안이 필요한 메모리에 활용할 수 있다. 또, 붓으로 선을 그리듯 간단하게 제작할 수 있는 점이나, 가로-세로 어느 방향으로 제작하든지 그 성능에 영향을 미치지 않는 점, 소재가 상온에서도 문제없이 구동된다는 점 등 다양한 장점을 가지고 있다는 점에도 학계의 관심을 받았다. 한편 이번 연구성과는 미국화학회에서 발행하는 나노과학 분야의 권위지 ACS나노(ACS Nano)지 온라인판으로 최근 발표됐다. 1. 다강체(多强體, multiferroics) 강유전성과 강자성 성질을 동시에 가지고 있는 물질로, 한 물질에서 자기적 현상과 전기적 현상이 동시에 발생해 첨단 전자소자에 응용 가능한 물질로 평가된다. 2. 전기분극, 자기분극 특정 온도와 압력의 조건에서 결정내의 양이온과 음이온이 각각 반대방향으로 분리되어 전기 쌍극자를 가지게 되는 현상을 전기분극이라고 부르며, 흔히 강유전 분극이라 불리운다. 전자의 스핀 운동에 의해 스핀 축에 나란한 방향으로 미세한 자기 모멘트가 형성되면 이 축의 한쪽 끝은 N극, 다른 쪽 끝은 S극과 같은 역할을 하게 되어 미세 자석이 만들어진다. 이 때 전기분극과 유사하게 N,S 극이 나뉘는 것을 자기분극이라 부른다.

POSTECH 유희천 교수, 2013 인간공학디자인상 2관왕

POSTECH 유희천 교수, 2013 인간공학디자인상 2관왕 가상 간 수술 계획 시스템, 공군 조종사용 산소마스크 POSTECH(포항공과대학교) 산업경영공학과 인간공학설계기술연구실의 유희천 교수 연구팀이 대한인간공학회가 주관하는 2013 인간공학디자인상(Ergonomic Design Award)에서 전자 및 IT 부문 최우수상과 가구 및 생활용품 부문 우수상을 수상했다. 올해로 13회째를 맞은 인간공학디자인상은 소비자의 복합적인 요구에 맞춰 소비자가 사용하기에 편리하고 안전한 인간공학적 가치를 지닌 제품 또는 소프트웨어(S/W)에 수여하고 있다. 올해는 4개 부문으로 나눠 시상했으며, 심사는 사용편이성․기능성․감성․품질․안전성 등을 종합 평가했다. 전자 및 IT 부문 최우수상 수상작은 사용자친화형 3차원 가상 간 수술 계획 시스템 ‘Dr. Liver’로, 2009년부터 전북대병원과의 공동연구를 통해 개발되어 2012년 9월부터 ㈜휴머노피아를 통해 판매되고 있다. Dr. Liver는 복잡한 간의 해부학적 정보를 신속 정확하게 의사에게 제공하여 수술의 안전성과 합리성을 높일 수 있는 시스템으로, 현재 전북대병원․서울아산병원․양산부산대병원․화순전남대병원 등에서 운용되고 있다. 가구 및 생활용품 부문 우수상 수상작은 한국인 공군 조종사를 위한 인간공학적 산소마스크로, 공군 군수사령부 지원 하에 공군사관학교 시스템공학과와 기계공학과, 경북대 의류학과, ㈜일진하이테크와 공동으로 개발했다. 기존 산소마스크가 미 공군의 안면측정 데이타를 기반으로 설계되어 한국인 조종사의 얼굴에 잘 맞지 않으며, 특히 코 부위에서 심한 압박이나 산소 누설이 유발되는 불편함이 있었다. 한국인 조종사의 안면 특성에 적합하도록 개선된 산소마스크는 2014년부터 보급될 것으로 예상되며, 얼굴 형태가 유사한 아시아권 국가로의 수출도 기대된다. 시상식은 23일 울산과기대(UNIST)에서 열린 대한인간공학회 춘계학술발표회에서 열렸다. 수상작에는 인간공학디자인 인증이 부여되었다.

POSTECH 공동연구팀, 두뇌 뿐 아니라 어둠도 밝히는 “포도당”?

POSTECH 공동연구팀, 두뇌 뿐 아니라 어둠도 밝히는 “포도당”? 이시우-김종규 교수팀, 탄소양자점 소재로 조명기기 개발 우리 몸의 에너지원으로, 두뇌에 유일하게 에너지를 공급할 수 있는 ‘포도당’. 이 포도당을 이용해 형광등과 같은 백색광을 내는 조명용 형광체를 POSTECH(포항공과대학교) 공동연구팀이 개발하는데 성공했다. 이 조명기기의 빛은 눈의 피로도도 덜할 뿐 아니라 에너지 효율도 상대적으로 높을 것으로 기대된다. POSTECH 화학공학과 이시우 교수․박사과정 권우성씨 연구팀은 물에 잘 녹는 구연산, 포도당을 이용해 대량으로 탄소양자점 소재를 합성할 수 있는 방법을 개발하고, 신소재공학과 김종규 교수팀과의 공동연구를 통해 이 소재와 LED를 이용, 강한 백색광을 내는 조명기기를 만들어냈다. 양자점(Quantum Dot)은 화학적 공정을 통해 만드는 나노미터 크기의 반도체 결정체로, 주로 초미세 반도체, 질병진단 시약이나 디스플레이에 활용된다. 하지만 이 양자점은 주로 카드뮴이나 납과 같은 독성이 있는 중금속으로 만들어지는데다 제작공정이 까다로운 것으로 알려져 있었다. 탄소를 이용하는 탄소양자점은 독성이 없고 공정이 쉽고 비용이 저렴하다는 장점을 가지고 있지만, 원하는 크기로 균일하게 합성하는 과정이 까다로워 연구는 물론 상용화 연구에 활용하는데 어려움을 겪었다. 이시우 교수팀은 포도당 수용액에 기름을 섞어 유화액을 만든 다음 이를 가열하면 고른 크기의 탄소양자점으로 만들어 낼 수 있는 ‘소프트-템플레이트에멀전(Soft-template emulsion) 합성법을 고안했다. 그리고 이렇게 만들어낸 탄소양자점 소재를 이용, 김종규 교수팀과의 공동연구를 통해 다양한 형태의 발광소자에 활용할 수 있는 발광필름을 만들어냈다. 탄소양자점 소재는 자외선이나 푸른색의 빛을 가시광선으로 변환하는 역할을 하며, 이 때 기존의 형광체에 비해 넓은 파장 범위의 가시광선을 발생한다는 장점을 가지고 있다. 연구팀은 탄소양자점 발광필름을 질화갈륨(GaN)을 바탕으로 한 발광다이오드에 붙여 형광등과 동일한 색온도(약 5000 K)의 백색광을 만들어냈다. 특히 이렇게 만들어진 백색광은 초록색 빛에 해당하는 파장(500~570 nm) 성분을 많이 포함하고 있어 인간의 눈에 아주 편안한 색 좌표를 나타내고 있다. 이렇게 만들어진 필름은 마음대로 구부릴 수 있을 정도로 유연할 뿐 아니라, 중금속을 이용하지 않아 환경 친화적이고, 간단한 방법으로 대량으로 만들어 낼 수 있어 발광 소자 뿐 아니라 다양한 형태의 조명기구로도 활용할 수 있을 것으로 기대된다. 연구를 주도한 이시우 교수는 “에너지 자원 부족으로 효율이 놓은 조명기기 개발을 위해 경쟁적으로 개발이 이루어지는 가운데 탄소양자점을 이용한 새로운 시도로 학계에서 받아들여지고 있다”며 “탄소양자점이 발광(發光)하는 메커니즘 규명에 성공한 이 성과를 바탕으로 새로운 개념의 태양전지, 발광다이오드, 광촉매 등 광전자 소자로 개발할 계획”이라고 밝혔다. 한편, 이 연구결과는 미국화학회가 발간하는 케미스트리오브머터리얼스(Chemistry of Materials) 온라인판으로 발표됐다.

포스텍-신풍제약 산학 공동연구 첫 결실(신소재공학과 한세광 교수 연구팀)

포스텍-신풍제약 산학 공동연구 첫 결실 - 수술후 염증 및 유착 막는 신개념 유착방지제 ‘메디커튼’ 개발 - KFDA 승인 및 CE 인증 획득으로 국내 및 유럽시장 진출 본격화 포스텍(POSTECH) 신소재공학과 한세광 교수 연구팀이 신풍제약과의 공동연구를 통해 생체고분자 히알루론산과 하이드록시에틸스타치를 이용한 신개념 유착(adhesion, 癒着) 방지제 메디커튼Ⓡ을 개발하여 의료시장에 내놓으며 상용화의 첫 결실을 맺었다. 세브란스병원 등 6개의 병원에서 실시된 자궁내막근종 등 자궁경을 통한 수술 환자 213명에 대한 임상시험과 서울아산병원 등 3개의 병원에서 실시된 복강경 수술환자 91명에 대한 임상시험을 통해 유착방지제 메디커튼Ⓡ의 안전성 및 탁월한 유착방지 효능을 확인하였다. 이를 바탕으로 KFDA(한국식품의약품안전처) 승인을 받았고, EU(유럽연합) CE(Comunaute Europeenne) 인증에 성공하여 유럽 의료시장 진출을 본격화할 계획이다. 이와 더불어 한세광 교수는 신풍제약과 공동으로 히알루론산 유도체를 이용한 성형수술용 필러, 관절윤활제, 간질환 맞춤형 단백질 약물전달시스템 개발 및 상용화 연구를 활발히 수행 중에 있으며, 세계적 수준의 나노의약 (nanomedicine) 개발을 위해 하버드 의과대학과의 공동연구 및 해외 전임상시험을 진행 중에 있다. 한세광 교수는 히알루론산 유도체 및 다양한 생체재료를 이용한 나노의약 개발과 관련하여 최근 3년 동안 생체재료 분야 세계 최고 수준의 Advanced Materials, Angewandte Chemie, ACS Nano, Biomaterials 논문 17편을 포함하여 총 33편의 논문을 SCI 저널에 게재하였다. 한세광 교수는 “이번 연구에서 개발한 유착방지제 메디커튼Ⓡ은 POSTECH-신풍제약의 산학 연구를 통한 첫 사업화 사례로 현재 진행 중인 공동연구를 통해 다양한 나노의약 제품을 상업화하여 바이오/제약산업 발전에 기여하고자 한다.”라고 말했다.