◇ 서울대 연구팀, 식물 스트레스 실시간 감지 나노센서 개발

서울대는 농업생명과학대학 바이오소재공학 전공 곽선영 교수와 사범대학 화학교육과 정대홍 교수 융합연구팀이 식물 스트레스를 실시간으로 감지하는 나노센서를 개발했다고 21일 밝혔다.

이 나노센서는 나노 입자의 플라즈몬(금속 표면에서 생성되는 유사 입자) 특성을 활용해 다수의 표적 물질을 검출할 수 있고, 검출 대상 물질과 상호작용할 수 있도록 설계돼 식물 스트레스 신호 물질의 농도 변화나 이동 등을 실시간으로 모니터링할 수 있다.

PCR(유전자증폭) 진단법보다 훨씬 빠르게 진균병 감염 여부를 판단할 수 있다고 연구팀은 설명했다.

◇ 한중 공동 연구팀, 촉각 스스로 복원하는 전자피부 개발

이온전도체로 만든 전자피부가 손상된 촉각 센서를 스스로 복구하는 기술이 세계 최초로 개발됐다.

21일 한양대에 따르면 김도환 한양대 화학공학과 교수, 이경진 충남대 응용화학공학과 교수, 영우빈 중국과학원 교수 연구팀은 사람피부처럼 손상된 촉각 센서를 스스로 복구하는 이온전도체 기반 전자피부 기술을 개발했다.

연구팀은 '동적 이황화 결합 기능단'과 '염소 치환기'라는 분자 결합 구조를 추가하면 이온전도체 기반 전자피부도 사람 피부처럼 손상된 촉각 센서를 스스로 복구할 수 있다는 것을 발견했다.

아울러 표면에 가해지는 압력에 따라 이온 분포가 달라지는 사람 피부를 모방해 기존 전자피부보다 촉각 성능을 높였다.

◇ KAIST, 반도체 웨이퍼 절단 없이 두께 분석 장비 개발

KAIST는 기계공학과 이정철 교수 연구팀이 근적외선의 간섭 효과를 이용해 실리콘 박막-공동 구조를 검사할 수 있는 웨이퍼 비파괴 분석 장비를 개발했다고 19일 밝혔다.

이정철 교수 연구팀은 1μm 급의 두께를 갖는 실리콘 박막-공동 구조의 두께를 비파괴적으로 측정하기 위해 근적외선 간섭 현미경을 개발했다. 연구팀은 실리콘의 광특성과 빛의 간섭 길이를 고려해 근적외선 계측 장비를 설계 및 구축했으며 개발한 근적외선 간섭 현미경은 1μm 급과 서브 1μm 급의 단층 박막-공동 구조를 100 나노미터(nm) 미만의 편차로 측정했다.

이번 연구 결과는 다양한 구조의 반도체 소자 비파괴 검사에 적용될 수 있다. 또 실리콘뿐만 아니라 게르마늄 등 다른 반도체 물질의 비파괴 검사에도 적용할 수 있다.

◇ DIGIST, 초고효율 수질 오염 제거 소재 개발

DGIST는 에너지공학과 박치영 교수팀이 수중 페놀계 유기오염물을 초고속으로 완전히 제거 가능한 ‘비정형 다공성 고분자 소재’ 개발에 성공했다고 20일 밝혔다.

이번에 개발된 다공성 소재는 광열효과를 바탕으로 물속 미세플라스틱뿐만 아니라 크기가 매우 작은 ‘VOC’(비점이 낮아서 대기 중으로 쉽게 증발되는 액체 또는 기체상의 휘발성 유기 화합물)의 효율적 제거가 가능하며 동시에 소재의 가격 경쟁력이 있다. 또 태양광 기반 수질 정화 공정이 가능해 향후 상업화 가능한 고효율 흡착 소재로 활용될 수 있다.

기존의 흡착 메커니즘을 기반으로 하는 탄소 기반 다공성 소재는 흡착 속도가 느리고 재활용을 위해 높은 열에너지가 필요하다는 한계가 있다. 이에 오염물 제거효율 향상을 위해 다양한 소재들이 개발됐지만 우수한 재활용성, 고효율성, 소재 원료의 경제성, 산업화 가능성을 동시에 만족하는 소재의 개발에 어려움이 있었다.

◇ 항암제 효과, 인공지능으로 미리 파악한다

기존에 외과수술, 화학 항암제, 여기에 방사선 치료만 떠올렸던 암 치료 기술은 표적 항암제, 면역 항암제 등 다양한 치료기술이 나오고 있다. 문제는 똑같은 암을 앓는 환자라도 항암제 효능은 제각각이다. 개인의 생물학적 차이가 원인이기 때문에 환자별로 항암효과를 최대한 높일 수 있는 방법을 찾는 것이 필요하다.

이에 UNIST 바이오메디컬공학과, 고려대 컴퓨터학과, 한양대 컴퓨터소프트웨어학부 공동 연구팀은 분자 수준에서 측정한 여러 데이터를 동시에 분석해 환자 맞춤형 항암제의 실제 효과를 정확하게 예측할 수 있는 기술을 개발했다고 19일 밝혔다. 이번 연구 결과는 생명정보학 분야 국제학술지 ‘브리핑스 인 바이인포메틱스’에 실렸다.

◇ 광주과학기술원 대학원생 '몰입형 회의시스템' 개발

23일 GIST에 따르면 융합기술학제학부 석사과정 강성준 씨가 주도한 '포털 디스플레이(Portal Display) 회의시스템 개발' 연구 논문이 한국 인터넷 정보학회에서 주최한 제14회 국제학술대회에서 최우수 논문상을 받았다. 이 논문은 총 122편 중 최종 1편(상위 1% 이내)으로 선정됐다.

코로나19 팬데믹 이후 자주 사용되는 줌(ZOOM)과 같은 화상회의 시스템에서는 서로 다른 두 공간 사이 정보가 결핍돼 사용자가 누구를 보고 말하는지, 어떤 곳을 가리키는지 알기 어렵다.

연구팀은 제스쳐나 시선 같은 비언어적 정보가 손실되지 않는 환경에서 회의와 협업이 진행될 수 있는 '포털 디스플레이'를 설계·개발했다. 웹캠 1대만을 사용하는 상황에서도 공간감이 느껴지는 원격 회의를 진행할 수 있다고 연구팀은 설명했다.

◇ 식물 바이오매스서 고부가 원료 검출 새 분석법 개발

는 지구·환경공학부 김태영 교수 연구팀이 친환경 자원으로 주목받고 있는 식물 바이오매스로부터 고부가가치 원료인 리그닌(lignin)을 효과적으로 검출하는 새로운 고감도 분석법을 개발했다고 19일 밝혔다. 

리그닌은 목재, 대나무, 짚과 같은 목화(木化)한 식물체의 20~30%를 차지하며 향기를 내는 고리 모양의 고분자 화합물로, 바이오 플라스틱, 의약품, 화장품 등의 원료로 이용된다. 

김태영 교수 연구팀은 액체 크로마토그래피-전기분무 이온화 질량분석법을 이용해 바이오매스에 포함된 다양한 리그닌의 질량과 구조를 매우 적은 양으로도 효과적으로 분석할 수 있는 고감도 분석법을 개발했다. 

◇ 표준연·KAIST, 양자정보기술 활용 단일 전자원 개발

한국표준과학연구원(KRISS)과 한국과학기술원(KAIST)은 양자정보기술에 활용할 수 있는 새로운 방식의 단일 전자원을 개발했다고 22일 밝혔다.

단일 전자원은 반도체 소자를 이용해 전자 입자를 하나씩 내보낼 수 있는 장치로, 양자정보기술이나 양자컴퓨팅에 필요한 양자 상태를 구현하려면 이처럼 독립적인 입자를 제어할 수 있어야 한다.

이번에 개발된 단일 전자원은 이차원 화합물 반도체에 전기장을 가해 양자 우물을 만든 뒤, 양자 우물에 흡수된 전자를 에너지 필터를 거쳐 일정한 시간·간격으로 원하는 채널에 내보내는 원리다. 

해당 단일 전자원을 양자 기술에 접목하면 단일 광자원을 활용하는 양자 광학에 비해 상대적으로 양자 상태를 제어하기 쉽다. 

◇ ETRI, 초고속 광입출력 반도체 개발

한국전자통신연구원(ETRI)은 차세대 데이터센터, 고성능 컴퓨팅 네트워크에서 1초에 100기가(100Gbps) 데이터를 전송할 수 있는 실리콘 포토닉스 광반도체 칩과 모듈을 개발했다고 21일 밝혔다.

기존 초고속 광통신 모듈은 여러 개별 광소자를 조립·패키징하는 방식으로, 채널이 증가할수록 비용이 증가하고 전송용량 증대나 장비 소형화에는 어려움이 있었다. 그렇다고 전기신호로 데이터를 입·출력하면 대역폭 한계와 과도한 소모전력으로 채널당 50Gbps 속도에 그치고 전송 거리도 수십 ㎝ 정도에 그친다.

ETRI 개발 기술을 활용하면 낮은 비용으로 전송용량과 거리를 획기적으로 높일 수 있다. 개발 실리콘 광 송신 칩은 가로세로 2.9x7.3㎜, 광 수신 칩은 2.9x3.4㎜ 크기로, 기존 개별 광소자 조립 방식 대비 20% 수준으로 소형화가 가능하다. 여러 광소자를 칩 하나로 집적해 데이터센터, 고성능 컴퓨팅, 인공지능(AI) 네트워크에서 입·출력 성능 확장 문제를 해결할 수 있다.