[더테크=이지영 기자] KAIST가 열 인발공정(Thermal Drawing Process, 열을 가해 큰 구조체의 복잡한 구조체를 빠른 속도로 당겨 같은 모양·기능을 갖춘 섬유를 뽑아내는 일)과 탄소나노튜브 시트를 통한 기술을 개발했다. KAIST 바이오및뇌공학과 박성준 교수 연구팀과 한양대학교 바이오메이털공학과 최창순 교수 연구팀은 장기간 사용 가능한 다기능성 섬유형 신경 인터페이스를 개발했다고 24일 밝혔다. KAIST는 수술이 불가피한 삽입형 신경 인터페이스의 경우 한 번의 수술로도 최대한 많은 정보를 얻을 수 있고 장기간 사용 가능한 디바이스의 개발이 필요하다고 분석했다. 한국 연구진은 1년 이상 사용 가능한 다기능성 신경 인터페이스를 개발해 향후 뇌 지도, 질환 연구·치료에 획기적인 발전을 가져올 것으로 기대하고 있다. 뇌신경 시스템 탐구를 위한 삽입형 인터페이스는 생체 시스템의 면역 반응을 줄이기 위해 생체 친화적이며 부드로운 물질을 사용하면서도 다양한 기능을 병합하는 방향으로 발전해왔다. 하지만 기존의 재료, 제작 방법으로는 다양한 기능을 구현할 수 있으면서도 장기간 사용 가능한 디바이스를 만들기 어려웠고 특히 탄소 기반 전극의 경우 제조·병합
[더테크=조재호 기자] 국내 연구진이 이산화탄소를 선택적으로 투과하는 고효율 분리막 제조 기술을 개발했다. 카이스트는 22일 배태현 생명화학공학과 교수 연구팀이 고분자 분리막의 구조와 화학적 특성을 제어해 높은 효율로 이산화탄소(CO₂)를 분리 제거할 수 있는 기술을 개발했다고 밝혔다. 분리막은 목표 물질을 선택적으로 투과하는 박막으로 저에너지 분리 기술로 주목받았다. 하지만 기존 고분자 분리막은 제조 과정이 복잡하고 강도가 부족해 실제 공정에서 사용하기 어렵다는 단점을 보여왔다. 연구팀은 가공성 높은 고분자를 소재로 제어가 쉬운 화학반응을 활용해 미세 기공을 만들어 저비용으로 양산이 가능한 분자체 분리막을 구현했다. 사전에 디자인된 고분자에 다양한 화학 작용기를 도입할 수 있다. 이번 연구에서는 고분자 분자체 분리막에 이산화탄소의 선택 투과성을 높이기 위해 질소 원자에 수소가 결합된 화학작용기(-NH2)인 아미노 그룹을 도입했다. 새로 개발된 분리막은 고분자 분리막에 준하는 기계·화학적 안정성에 높은 유연성을 지녔고 대량 생산에 유리한 공정을 적용해 상업화에도 유리한 조건을 갖췄다. 아울러 적용되는 분리 공정에 따라 맞춤형으로 튜닝할 수 있어 여러 산업 분
[더테크=조재호 기자] 카이스트가 단백질-분자 상호작용 패턴에서 착안한 생성형 인공지능(AI)을 개발했다. 기존 모델의 데이터 의존성 문제를 극복한 모델로 약물 분자뿐 아니라 생체 분자를 다루는 바이오 분야의 활용이 기대된다. 카이스트는 18일 김우연 화학과 교수 연구팀이 단백질-분자 사이의 상호작용을 고려해 활성 데이터 없이도 타겟 단백질에 적합한 약물 설계 생성형 AI를 개발했다고 밝혔다. 신규 약물을 발굴하기 위해서는 질병의 원인이 되는 타겟 단백질에 특이적으로 결합하는 분자를 찾는 것이 중요하다. 기존의 약물 설계 생성형 AI는 이미 알려진 활성 데이터를 학습에 활용해 기존 약물과 유사한 약물을 설계하려는 경향을 보였다. 이는 신규성이 중요한 신약 개발 분야에서 약점으로 지적됐다. 또한 사업성이 높은 계열 내 최초 타겟 단백질에 대해서는 실험 데이터가 적은 편으로 기존 방식의 생성형 AI를 활용하는 것이 불가능했다. 연구팀은 이런 데이터 의존성 문제를 극복하기 위해 단백질 구조 정보만으로 분자를 설계하는 기술 개발에 주목했다. 타겟 단백질의 약물 결합 부위에 대한 3차원 구조 정보를 주형처럼 활용해 해당 결합 부위에 꼭 맞는 분자를 주조하듯 설계하는
[더테크=조재호 기자] 카이스트 연구팀이 해외 공동 연구를 통해 세계 최고속 3차원 광 패턴 조명 기술을 개발했다. 디스플레이 기술에서 고속화는 중요한 성능 중 하나로 꼽히는 만큼 향후 다양한 분야에서 응용이 기대된다. 카이스트는 15일 장무석 바이오 및 뇌공학과 교수 연구팀이 북해도대학 전자과학연구소의 시부카와 아츠시 부교수, 미카미 히데하루 교수, 오카야마대학 의·치·약과학과의 스도 유키 교수 연구팀과 공동 연구를 통해 세계 최고속의 3차원 광 패턴 조명 기술을 개발하는 데 성공했다고 밝혔다. 일반적으로 광 패턴 조명 기술은 디스플레이나 빔프로젝터에서 찾아볼 수 있다. 디스플레이나 빔프로젝터 내부에는 원하는 이미지나 모양 등으로 만들어내는 3차원 디스플레이 조명 장치인 공간 광 변조기가 사용되고 있다. 이외에도 가상 현실 기술이나 산업 분야에서 금속 가공, 연구 분야의 뇌 심부 이미징을 위한 레이저 스캐닝 현미경 등에도 활용된다. 다만 공간 광 변조기는 조명 패턴의 전환을 빠르게 하는데 한계점을 드러냈다. 현재 제품화된 공간 광 변조기는 전환 속도는 50마이크로초에서 10밀리초 수준이다. 원리적으로 더 빠르게 만드는 데에는 기술적 어려움을 겪고 있다. 연
[더테크 뉴스] 국내 연구진이 리튬이온 배터리를 대체할 수 있는 차세대 에너지 저장 소재를 개발했다. 카이스트는 11일 강정구 신소재공학과 교수 연구팀이 급속충전이 가능한 고에너지·고출력 하이브리드 소듐 이온 전지를 개발했다고 밝혔다. 최근 활발하게 연구되는 하이브리드 에너지 저장시스템은 배터리용 음극과 축전기용 양극을 결합해 높은 저장 용량과 빠른 충·방전 속도를 모두 지녔다. 기존 리튬이온 배터리를 대체할 수 있는 차세대 에너지 저장 장치로 주목받고 있다. 하지만 고에너지·고출력 밀도의 하이브리드 전지를 구현하기 위해서 배터리용 음극의 상대적으로 느린 에너지 저장 속도와 함께 에너지 저장 용량을 끌어올려야 한다. 강 교수 연구팀은 두 가지 서로 다른 금속-유기 골격체를 활용해 하이브리드 전지에 최적화된 전극 소재의 합성법을 제시했다. 금속-유기 골격체에서 기인한 다공성 탄소 소재에 미세한 활물질을 함유해 속도 특성이 향상된 음극 소재를 개발했다. 고용량 양극 소재를 합성하고 이를 조합해 양극 간의 에너지 저장 속도 특성의 차이를 최소화하면서도 용량 균형을 최적화한 소듐 이온 에너지 저장 시스템을 개발했다. 연구팀은 개발된 음극과 양극을 완전 셀로 구성해
[더테크=조재호 기자] 카이스트가 인구의 고령화 추세와 기후변화 적응 정책 사이의 상호작용에 관한 연구를 진행하고 대응 전략을 제시했다. 카이스트는 9일 김승겸 문술미래전략대학원 교수 연구팀이 고령화 현상과 기후변화 적응 간의 상호작용을 세계 최초로 규명했다고 밝혔다. 김 교수 연구팀은 동남아시아 10개국을 대상으로 고령 인구 증가 현상이 기후변화 적응 전략에 미치는 영향을 분석했다. 리모트센싱과 이중차분법 프레임워크를 활용해 고령 인구와 그린 인프라 변화 패턴 간의 시공간적 관계를 분석했다. 여기서 그린 인프라는 공원이나 산림, 수역 등과 같은 녹색 사회기반시설을 말한다. 분석 결과 고령 인구가 증가한 커뮤니티에서는 그린 인프라 공급이 줄어 기후변화 취약성이 더 크게 나타나는 것을 밝혀냈다. 이러한 연구는 고령화 저출산 현상에 맞는 지역맞춤형 기후변화 적응 능력을 강화하는데 기여할 것으로 기대된다. 연구팀은 지난 20년간 동남아시아 10개국의 2만6885개 커뮤니티에서 기후 적용 정책 변화를 면밀히 추적하고 분석했다. 이를 통해 사회경제적 변화를 포함한 다차원적이고 융복합적인 기후변화 해결 방안을 모색하는 연구 영역을 개척했다. 이번 연구는 고령화와 그린
[더테크=조재호 기자] 카이스트가 유전자 가위 기술 기반의 항암 신약 기술을 개발했다. 이번 연구를 기반으로 유전자 교정 치료 및 다양한 암종에 적용할 수 있는 플랫폼 기술로 기대된다. 카이스트는 8일 정현정 생명과학과 교수 연구팀이 항암 신약을 개발해 암세포 선택적 유전자 교정 및 항암 효능을 보였다고 밝혔다. 이번 신약은 크리스퍼(유전자 가위) 기반 표적 치료제로 항체를 이용한 크리스퍼 단백질을 생체 내 표적 조직에 특이적으로 전달하는 방법이다. 유전자 치료에 사용하는 바이러스 기반 전달 방법은 인체 내 면역 부작용이나 발암성 등 한계점을 지녔다. 이에 비 바이러스성 전달 방법으로 단백질 기반의 크리스퍼 기술이 전달은 높은 안정성을 지녀 치료제로서 개발이 적합한 방법으로 알려졌다. 하지만 크리스퍼 단백질은 분자량이 커 전달체의 탑재가 어렵고 전달체의 세포 독성 문제 및 낮은 표적 세포로의 전달에 있어 어려움이 있었다. 이러한 문제점을 극복하기 위해 연구팀은 크리스퍼 단백질에 특정 아미노산을 변경해 다양한 생체분자를 보다 많이 결합하고 생체 내 본질적인 생화학 과정을 방해하지 않는 단백질을 개발했다. 그 결과 기존 비 바이러스성 전달체의 문제 해결 및 표적
[더테크=전수연 기자] 국내 연구진이 공정 비용은 낮고 초저전력 동작이 가능해 기존 메모리를 대체하거나 차세대 AI 하드웨어를 위한 ‘뉴로모픽 컴퓨팅(Neuromorphic Computing)’ 구현에 사용될 메모리 소자를 개발했다. KAIST는 전기및전자공학부 최신현 교수 연구팀이 디램(DRAM), 낸드(NAND) 플래시 메모리를 대체할 수 있는 ‘초저전력 차세대 상변화 메모리 소자(Phase Change Memory, 열을 사용해 물질의 상태를 비정질과 결정질로 변경하고 이를 통해 저항 상태를 변경하면서 정보를 저장·처리하는 메모리 소자)를 개발했다고 4일 밝혔다. 기존 상변화 메모리는 값비싼 초미세 반도체 노광공정을 통해 제작하며 소모 전력이 높은 문제점이 있었다. 최 교수 연구팀은 상변화 물질을 전기로 국소 형성하는 방식을 통해 제작한 초저전력 상변화 메모리 소자로 노광공정 없이 매우 작은 나노미터 스케일의 상변화 필라멘트를 자체 형성했다. 이는 공정 비용이 매우 낮을 뿐 아니라 초저전력 동작이 가능하다는 장점이 있다. 현재 사용되고 있는 메모리인 디램은 속도가 매우 빠르지만 전원이 꺼지면 정보가 사라지는 휘발성 특징을 갖고 있으며 저장장치로 사용되는
[더테크=조재호 기자] 국내 연구진이 현재 반도체 산업체에서 사용되는 실리콘 소재, 공정만을 사용해 초소형 진동 신경망을 구축하고 경계선 인식 기능을 구현했으며 난제 중 하나인 그래프 색칠 문제를 해결했다. KAIST는 전기및전자공학부 최양규 교수 연구팀이 실리콘 바이리스터 소자로 생물학 뉴런의 상호작용을 모방한 뉴로모픽 진동 신경망을 개발했다고 3일 밝혔다. 그래프 색칠 문제는 그래프 이론에서 사용되는 용어로 그래프의 각 정점에 서로 다른 색을 할당해야 한다. 이러한 색 구분 문제는 방송국 주파수가 겹쳐 난시청 지역이 발생하지 않도록 주파수를 할당하는 문제 등과도 유사해 다양하게 응용되고 있다. KAIST는 빅데이터 시대가 도래하면서 AI이 기술이 발전하고 있고 인간이 뇌 기능을 모사하는 뉴로모픽 컴퓨팅 중 하나인 상호 간 결합된 진동 신경망(oscillatory neural network)은 뉴런의 상호작용을 모방한 인공 신경망이라고 분석했다. 진동 신경망은 기본단위에 해당하는 진동자의 연결 동작을 이용하며 신호의 크기가 아닌 진동을 이용해 연산을 수행하면서 소모 전력 측면에서 이점을 갖고 있다. 연구팀은 실리콘 기반 진동자를 이용해 진동 신경망을 개발했
[더테크=조재호 기자] 한미 공동연구진이 가뭄 현상에 착안해서 DNA 박막 위에 유기 용매를 뿌려 균열을 원하는 대로 만드는 기술을 개발했다. 이 균열에 친환경 온열 소재나 적외선 발광체 등을 넣어 기능성 바이오 소재를 제작하는 등 헬스케어 분야에서 활용 가능성이 높을 것으로 보인다. 카이스트는 화학과 윤동기 교수, 기계공학과 유승화 교수, 미국 코넬대 화학공학과 박순모 박사 연구팀이 DNA 박막의 탈수 현상에 기반한 미세구조 균열을 제작했다고 29일 밝혔다. 일반적인 DNA 구조는 2~4 나노미터 주기의 정밀한 구조재료로 구성됐다. 이 구조를 변경하기 위해서는 DNA 빌딩블록으로 정밀하게 합성하거나 오리가미 기술을 활용했는데 복잡한 설계과정과 염기서열이 조절된 값비싼 DNA를 활용해야 했다. 연구팀은 이를 극복하기 위해 연어에서 추출한 DNA 물질과 화장용 붓을 이용해 기존보다 천배 이상 저렴한 비용으로 DNA를 그림을 그리듯 정렬시켰다. 그리고 3D 프린터를 이용해 지름이 2나노미터인 DNA 분자들을 원하는 방향으로 정렬시키면서 말려 얇은 막을 만들었다. 여기에 유기 용매 방울을 떨어뜨리면 끓는점이 낮은 유기 용매가 DNA내의 수분을 빼앗아 가면서 크랙이
[더테크=조재호 기자] KAIST가 이차원 반도체의 수평 성장 성질을 이용해 간편한 산화물, 금속 등의 10나노미터 이하 기술을 개발했다. KAIST는 신소재공학과 강기범 교수 연구팀과 고려대학교 김용주 교수 연구팀이 미세 패터닝 기술을 공동 개발했다고 28일 밝혔다. 물질 증착, 패터닝, 식각 등 복잡한 과정들이 필요했던 기존 반도체 공정과는 달리 원하는 영역에서만 선택적으로 물질을 바로 증착하는 기술은 공정을 획기적으로 줄일 수 있는 차세대 기술로 주목받고 있다. 특히 현재의 실리콘을 대체할 차세대 이차원 반도체에서 이런 선택적 증착 기술 개발이 핵심 요소기술로 중요성이 더욱 커지고 있다. 강 교수 연구팀은 차세대 반도체 물질로 주목받는 이차원 전이금속 ‘칼코겐’ 물질의 독특한 결정학적 특징을 패터닝 기술에 접목했다. 일반적인 물질과 달리 이차원 물질은 성장 시 수평 방향으로만 자랄 수 있기 때문에 서로 다른 이차원 물질을 반복적으로 성장해 10나노미터 이하 수준의 이차원 반도체 선형 패턴을 제작할 수 있다. 이러한 선형 패턴에 다양한 물질(산화물, 금속, 상변환 물질)을 성장할 때 한 영역 위에서만 선택해 증착되는 현상을 최초로 발견했다. 해당 기술을
[더테크=조재호 기자] 카이스트 연구진이 양자 역학계에서 일어나는 비평형 현상의 보편성 및 보편성 분류가 가능하다는 가설을 검증했다. 비평형 현상이란 커피에 우유를 넣고 섞게 되면 우유 분자들이 에스프레소와 섞이면서 카페라테가 되는 것처럼 평형에서 벗어난 상태에서 다시 평형을 찾아가는 과정을 말한다. 카이스트는 27일 최재윤 물리학과 교수 연구팀이 극저온 중성원자 양자 시뮬레이터를 통해 이론적으로 추측된 비평형 상태의 양자 물성 변화의 보편적 물리법칙을 확인하는데 성공했다고 밝혔다. 보편적 물리법칙은 평형상태의 액체에서 기체가 되는 것처럼 물질의 상이 변화하는 ‘상전이 현상’에서 찾아볼 수 있다. 상전이 일어나는 지점을 임계지점이라고 하는데 이 지점에서 물성의 변화하는 입자들의 크기, 밀도, 상호작용의 세기 등이 물리량에 의존하지 않는다. 예를 들어서 물에서 관측할 수 있는 액체-기체 상전이 임계점과 자석에서의 상자성-강자성 상전이 임계점은 다른 계이지만 동일한 형태의 물성 변화를 확인할 수 있다. 이것은 물질의 상이 변화하는 임계지점에서 물성의 변화는 입자들의 크기, 밀도 등 계를 구성하는 미시적인 물리량에 의존하지 않고 이를 가리켜 ‘상전이점 근처에서의
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UPDATE: 2024년 04월 27일 09시 00분
