‘비타민C 함유량 레몬의 20배’ 감잎에서 눈 건강 효과 입증 - 녹내장 등 망막질환에 효과적인 경구용 시신경 보호소재 발굴 - 향후 개별인정형* 건강기능식품 및 안과질환용 의약품 개발 기대 *개별인정형 : 국내에서 신규로 개발된 소재(원료)또는 수입된 소재 중 개발자나 수입자가 해당원료에 대한 안전성 및 기능성에 대하여 공인된 과학적 검증자료를 첨부한 이후 심의에 의해 식약청이 승인한 원료를 의미. 최근 인구 고령화, 스마트폰 등 전자기기 사용의 증가와 같은 사회적 이슈나 황사와 미세먼지와 같은 환경문제로 인해 안과질환이 급증하고 있다. 국내 3대 안과질환(녹내장, 황반변성, 당뇨망막병증)으로 진료를 받는 인구수가 매년 10% 이상씩 증가하고 있으며, 전 세계 시장도 2016년 203억불 규모에서 2025년 323억불로 매년 연평균 5% 이상 급속히 증가하는 추세이다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) KIST 강릉분원 천연물융합연구센터 정상훈 박사팀은 감잎의 시신경 보호 효능 및 이에 대한 분자기전을 최초로 규명하여, 감잎 추출물로부터 시신경 보호 효능을 입증했다고 밝혔다. 기존에 학계에 보고된 바에 의하면, 감잎은 비타민 함유량이 레몬의 20배에 달하며, 항산화, 항염증, 항암 등 다양한 효능이 있는 것으로 알려졌다. 고의학서인 ‘동의보감’과 ‘본초강목’에서는 감잎의 효능이 혈액, 심장과 관련이 높아 순환기 질환 예방, 당뇨, 피부질환 치료에 사용했다고 전해진다. 연구진은 KIST 강릉분원에서 보유하고 있는 수백 종의 천연물라이브러리로부터 시신경세포 사멸을 억제할 수 있는 후보소재를 발굴하였고, 과학적 연구를 통해 감잎 추출물이 시신경세포의 사멸을 억제하고, 세포의 활성산소 생성억제 효과가 뛰어남을 규명하였다. 또한, 동물실험을 통해 시신경의 손상면적을 감소시키는 효과를 입증했다. KIST 정상훈 박사는 “감잎은 항산화 효과가 매우 뛰어나 시신경을 포함한 망막보호효과가 탁월하다. 기존의 치료제는 안구 내에 직접 주사를 하거나 점안을 하는 등 복용에 불편함이 있었으나, 감잎 소재는 독성이 없어 경구용으로 복용이 편리하다”고 말하며, “기존 치료제와 병행할 시, 보다 높은 치료효과를 기대할 수 있다.”고 밝혔다. 연구진은 추가 연구를 통해 감잎 추출물이 안압을 하강시키는 효과 또한 탁월하다는 결과를 도출해 녹내장 환자 또는 고안압증 환자에게 의약품으로 사용될 수 있는 점을 시사했다. 또한, 향후 감잎을 활용한 식품소재가 눈 건강기능식품으로 적용될 것으로 기대한다고 밝혔다. 본 연구는 미래창조과학부 지원으로 KIST 기관고유사업을 통해 수행되었으며, 지난 4월 20일(목) 국제학술지인 ‘사이언티픽 리포트(Scientific Reports)’에 온라인 게재되었다. <그림설명> <그림 1> 시신경 압박손상 동물모델에서 감잎 추출물의 시신경 보호효과 - 시신경 압박손상 모델(Optic nerve crush)에서 감잎 추출물을 미리 투여한 경우, 시신경 손상을 효과적으로 보호하는 것이 확인되었다.

‘비타민C 함유량 레몬의 20배’ 감잎에서 눈 건강 효과 입증 - 녹내장 등 망막질환에 효과적인 경구용 시신경 보호소재 발굴 - 향후 개별인정형* 건강기능식품 및 안과질환용 의약품 개발 기대 *개별인정형 : 국내에서 신규로 개발된 소재(원료)또는 수입된 소재 중 개발자나 수입자가 해당원료에 대한 안전성 및 기능성에 대하여 공인된 과학적 검증자료를 첨부한 이후 심의에 의해 식약청이 승인한 원료를 의미. 최근 인구 고령화, 스마트폰 등 전자기기 사용의 증가와 같은 사회적 이슈나 황사와 미세먼지와 같은 환경문제로 인해 안과질환이 급증하고 있다. 국내 3대 안과질환(녹내장, 황반변성, 당뇨망막병증)으로 진료를 받는 인구수가 매년 10% 이상씩 증가하고 있으며, 전 세계 시장도 2016년 203억불 규모에서 2025년 323억불로 매년 연평균 5% 이상 급속히 증가하는 추세이다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) KIST 강릉분원 천연물융합연구센터 정상훈 박사팀은 감잎의 시신경 보호 효능 및 이에 대한 분자기전을 최초로 규명하여, 감잎 추출물로부터 시신경 보호 효능을 입증했다고 밝혔다. 기존에 학계에 보고된 바에 의하면, 감잎은 비타민 함유량이 레몬의 20배에 달하며, 항산화, 항염증, 항암 등 다양한 효능이 있는 것으로 알려졌다. 고의학서인 ‘동의보감’과 ‘본초강목’에서는 감잎의 효능이 혈액, 심장과 관련이 높아 순환기 질환 예방, 당뇨, 피부질환 치료에 사용했다고 전해진다. 연구진은 KIST 강릉분원에서 보유하고 있는 수백 종의 천연물라이브러리로부터 시신경세포 사멸을 억제할 수 있는 후보소재를 발굴하였고, 과학적 연구를 통해 감잎 추출물이 시신경세포의 사멸을 억제하고, 세포의 활성산소 생성억제 효과가 뛰어남을 규명하였다. 또한, 동물실험을 통해 시신경의 손상면적을 감소시키는 효과를 입증했다. KIST 정상훈 박사는 “감잎은 항산화 효과가 매우 뛰어나 시신경을 포함한 망막보호효과가 탁월하다. 기존의 치료제는 안구 내에 직접 주사를 하거나 점안을 하는 등 복용에 불편함이 있었으나, 감잎 소재는 독성이 없어 경구용으로 복용이 편리하다”고 말하며, “기존 치료제와 병행할 시, 보다 높은 치료효과를 기대할 수 있다.”고 밝혔다. 연구진은 추가 연구를 통해 감잎 추출물이 안압을 하강시키는 효과 또한 탁월하다는 결과를 도출해 녹내장 환자 또는 고안압증 환자에게 의약품으로 사용될 수 있는 점을 시사했다. 또한, 향후 감잎을 활용한 식품소재가 눈 건강기능식품으로 적용될 것으로 기대한다고 밝혔다. 본 연구는 미래창조과학부 지원으로 KIST 기관고유사업을 통해 수행되었으며, 지난 4월 20일(목) 국제학술지인 ‘사이언티픽 리포트(Scientific Reports)’에 온라인 게재되었다. <그림설명> <그림 1> 시신경 압박손상 동물모델에서 감잎 추출물의 시신경 보호효과 - 시신경 압박손상 모델(Optic nerve crush)에서 감잎 추출물을 미리 투여한 경우, 시신경 손상을 효과적으로 보호하는 것이 확인되었다.

‘비타민C 함유량 레몬의 20배’ 감잎에서 눈 건강 효과 입증 - 녹내장 등 망막질환에 효과적인 경구용 시신경 보호소재 발굴 - 향후 개별인정형* 건강기능식품 및 안과질환용 의약품 개발 기대 *개별인정형 : 국내에서 신규로 개발된 소재(원료)또는 수입된 소재 중 개발자나 수입자가 해당원료에 대한 안전성 및 기능성에 대하여 공인된 과학적 검증자료를 첨부한 이후 심의에 의해 식약청이 승인한 원료를 의미. 최근 인구 고령화, 스마트폰 등 전자기기 사용의 증가와 같은 사회적 이슈나 황사와 미세먼지와 같은 환경문제로 인해 안과질환이 급증하고 있다. 국내 3대 안과질환(녹내장, 황반변성, 당뇨망막병증)으로 진료를 받는 인구수가 매년 10% 이상씩 증가하고 있으며, 전 세계 시장도 2016년 203억불 규모에서 2025년 323억불로 매년 연평균 5% 이상 급속히 증가하는 추세이다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) KIST 강릉분원 천연물융합연구센터 정상훈 박사팀은 감잎의 시신경 보호 효능 및 이에 대한 분자기전을 최초로 규명하여, 감잎 추출물로부터 시신경 보호 효능을 입증했다고 밝혔다. 기존에 학계에 보고된 바에 의하면, 감잎은 비타민 함유량이 레몬의 20배에 달하며, 항산화, 항염증, 항암 등 다양한 효능이 있는 것으로 알려졌다. 고의학서인 ‘동의보감’과 ‘본초강목’에서는 감잎의 효능이 혈액, 심장과 관련이 높아 순환기 질환 예방, 당뇨, 피부질환 치료에 사용했다고 전해진다. 연구진은 KIST 강릉분원에서 보유하고 있는 수백 종의 천연물라이브러리로부터 시신경세포 사멸을 억제할 수 있는 후보소재를 발굴하였고, 과학적 연구를 통해 감잎 추출물이 시신경세포의 사멸을 억제하고, 세포의 활성산소 생성억제 효과가 뛰어남을 규명하였다. 또한, 동물실험을 통해 시신경의 손상면적을 감소시키는 효과를 입증했다. KIST 정상훈 박사는 “감잎은 항산화 효과가 매우 뛰어나 시신경을 포함한 망막보호효과가 탁월하다. 기존의 치료제는 안구 내에 직접 주사를 하거나 점안을 하는 등 복용에 불편함이 있었으나, 감잎 소재는 독성이 없어 경구용으로 복용이 편리하다”고 말하며, “기존 치료제와 병행할 시, 보다 높은 치료효과를 기대할 수 있다.”고 밝혔다. 연구진은 추가 연구를 통해 감잎 추출물이 안압을 하강시키는 효과 또한 탁월하다는 결과를 도출해 녹내장 환자 또는 고안압증 환자에게 의약품으로 사용될 수 있는 점을 시사했다. 또한, 향후 감잎을 활용한 식품소재가 눈 건강기능식품으로 적용될 것으로 기대한다고 밝혔다. 본 연구는 미래창조과학부 지원으로 KIST 기관고유사업을 통해 수행되었으며, 지난 4월 20일(목) 국제학술지인 ‘사이언티픽 리포트(Scientific Reports)’에 온라인 게재되었다. <그림설명> <그림 1> 시신경 압박손상 동물모델에서 감잎 추출물의 시신경 보호효과 - 시신경 압박손상 모델(Optic nerve crush)에서 감잎 추출물을 미리 투여한 경우, 시신경 손상을 효과적으로 보호하는 것이 확인되었다.

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‘비타민C 함유량 레몬의 20배’ 감잎에서 눈 건강 효과 입증 - 녹내장 등 망막질환에 효과적인 경구용 시신경 보호소재 발굴 - 향후 개별인정형* 건강기능식품 및 안과질환용 의약품 개발 기대 *개별인정형 : 국내에서 신규로 개발된 소재(원료)또는 수입된 소재 중 개발자나 수입자가 해당원료에 대한 안전성 및 기능성에 대하여 공인된 과학적 검증자료를 첨부한 이후 심의에 의해 식약청이 승인한 원료를 의미. 최근 인구 고령화, 스마트폰 등 전자기기 사용의 증가와 같은 사회적 이슈나 황사와 미세먼지와 같은 환경문제로 인해 안과질환이 급증하고 있다. 국내 3대 안과질환(녹내장, 황반변성, 당뇨망막병증)으로 진료를 받는 인구수가 매년 10% 이상씩 증가하고 있으며, 전 세계 시장도 2016년 203억불 규모에서 2025년 323억불로 매년 연평균 5% 이상 급속히 증가하는 추세이다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) KIST 강릉분원 천연물융합연구센터 정상훈 박사팀은 감잎의 시신경 보호 효능 및 이에 대한 분자기전을 최초로 규명하여, 감잎 추출물로부터 시신경 보호 효능을 입증했다고 밝혔다. 기존에 학계에 보고된 바에 의하면, 감잎은 비타민 함유량이 레몬의 20배에 달하며, 항산화, 항염증, 항암 등 다양한 효능이 있는 것으로 알려졌다. 고의학서인 ‘동의보감’과 ‘본초강목’에서는 감잎의 효능이 혈액, 심장과 관련이 높아 순환기 질환 예방, 당뇨, 피부질환 치료에 사용했다고 전해진다. 연구진은 KIST 강릉분원에서 보유하고 있는 수백 종의 천연물라이브러리로부터 시신경세포 사멸을 억제할 수 있는 후보소재를 발굴하였고, 과학적 연구를 통해 감잎 추출물이 시신경세포의 사멸을 억제하고, 세포의 활성산소 생성억제 효과가 뛰어남을 규명하였다. 또한, 동물실험을 통해 시신경의 손상면적을 감소시키는 효과를 입증했다. KIST 정상훈 박사는 “감잎은 항산화 효과가 매우 뛰어나 시신경을 포함한 망막보호효과가 탁월하다. 기존의 치료제는 안구 내에 직접 주사를 하거나 점안을 하는 등 복용에 불편함이 있었으나, 감잎 소재는 독성이 없어 경구용으로 복용이 편리하다”고 말하며, “기존 치료제와 병행할 시, 보다 높은 치료효과를 기대할 수 있다.”고 밝혔다. 연구진은 추가 연구를 통해 감잎 추출물이 안압을 하강시키는 효과 또한 탁월하다는 결과를 도출해 녹내장 환자 또는 고안압증 환자에게 의약품으로 사용될 수 있는 점을 시사했다. 또한, 향후 감잎을 활용한 식품소재가 눈 건강기능식품으로 적용될 것으로 기대한다고 밝혔다. 본 연구는 미래창조과학부 지원으로 KIST 기관고유사업을 통해 수행되었으며, 지난 4월 20일(목) 국제학술지인 ‘사이언티픽 리포트(Scientific Reports)’에 온라인 게재되었다. <그림설명> <그림 1> 시신경 압박손상 동물모델에서 감잎 추출물의 시신경 보호효과 - 시신경 압박손상 모델(Optic nerve crush)에서 감잎 추출물을 미리 투여한 경우, 시신경 손상을 효과적으로 보호하는 것이 확인되었다.

수명 다한 탄소섬유로 고기능성 나노소재 만든다 - 탄소섬유를 이용한 기능성 탄소나노소재 제조 및 응용 기술 개발 - 재활용의 차원을 넘어 고부가가치 물질로 전환, 다양한 분야에 응용 기대 탄소 기반 나노 구조체는 단일 소재만으로도 태양전지, 발광다이오드(LED), 바이오 이미징, 광촉매, 센서 등 다양한 분야에 활용 가능하다는 장점이 있어 산업 현장 및 학계에서 각광받고 있는 소재이다. 이와 더불어, 탄소 구조체 내에 이종 원소를 도입함으로써 광학적 특성 및 촉매 특성을 향상 시킬 수 있다는 연구 결과가 잇달아 발표됨으로써 관심도는 점점 더 증가하는 추세이다. 최근 국내 연구진이 수명이 다한 탄소섬유를 이용하여 고기능성 탄소나노소재로 재활용하는 기술을 개발했다고 밝혔다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 전북분원 복합소재기술연구소(분원장 김준경) 양자응용복합소재연구센터 배수강 박사, 탄소융합소재연구센터 이성호 박사 공동 연구팀은 폴리아크릴로나이트릴(PAN, Polyacrylonitrile)이라고 불리는 고분자 물질로 제작된 탄소섬유를 이용하여 고 결정성과 더불어 균일한 크기 분포도를 가지는 질소가 도핑된 그래핀 양자점을 효율적으로 합성할 수 있는 기술을 개발했다. 연구팀은 PAN계열 고분자 섬유를 기반으로 하는 탄소섬유를 산(Acid) 용액에서 적정 온도로 가열하여 합성하는 하향식 접근법*을 이용하여 균일한 크기 분포도를 가지는 수 nm 크기의 탄소 구조체를 합성하였다. 해당 공정은 저분자 유기 전구체를 가열하는 방식의 상향식 접근법으로 합성된 탄소 구조체에 비해 높은 결정성을 가지는 장점이 있고, 추가적인 후처리 공정 없이 결정성 저해 없는 이종 원소인 질소를 함유한 탄소 구조체를 합성할 수 있다. 또한, 경제적인 측면에서 수명이 다한 PAN 탄소섬유 및 복합소재를 사용할 수 있어 원료물질의 비용부담이 전혀 없는 그래핀 양자점 합성방법이다. *용어설명 참고 현재 탄소섬유 복합소재를 생산하고 사용하는 산업체에서 재활용 및 폐 복합소재 처리 방안이 큰 이슈인 상황에서, 본 연구는 리싸이클(recycle) 개념을 넘는 기존 물질보다 부가가치가 높은 물질로 전환하는 업싸이클(upcycle) 기술을 제시한다는 측면에서 그 의의가 크다고 할 수 있다. 후지 경제에 따르면 2030년 PAN계 탄소섬유복합재료 시장은 약 40조 8000억 원으로 2015년 대비 관련시장이 4배 가량 급속 성장할 전망이다. 제조된 그래핀 양자점의 광·전기적 응용 분야의 적용 가능성을 제시하기 위해 전도성 고분자를 이용하였다. 특히, 유기 태양전지 소자의 정공 전달층에 소량 첨가하는 연구를 진행하였고, 최대 14.5%의 광전변환효율 향상이 가능함을 보임으로써 다양한 응용 분야에 적용 가능함을 시사했다. 배수강 박사는 “추가적인 후처리 공정 없이 이종 원소를 효과적으로 도입함으로써 특성 향상 및 경제성을 크게 높인 것이 장점”이라 말하며, “향후, 탄소나노소재를 함유한 복합소재 분야 발전에 다양하게 응용될 것”이라고 밝혔다. 이번 연구로 학계에서는 그래핀 등 탄소 구조체의 특성 향상과 더불어, 폐 탄소섬유 및 복합소재를 이용한 다양한 기능성 소재로의 응용 및 재활용에 대한 발판을 마련한 것으로 평가하고 있다. 연구진은 이번 연구를 바탕으로 하여 고 결정성 탄소나노소재의 물성에 관련된 기초연구와 유/무기 복합 소재 제작, 그 특성에 대한 연구를 진행하고 있다. 본 연구는 미래창조과학부의 지원으로 KIST 기관고유사업, 글로벌프론티어사업 및 산업통상자원부의 산업핵심기술개발사업을 통해 수행되었으며, 에너지 재료 분야의 권위지인 나노에너지(Nano Energy, Impact Factor: 11.553) 4월호에 게재되었다. <그림설명> <그림 1> 배수강 박사, 이성호 박사 공동 연구팀은 PAN 계열 탄소섬유를 이용하여 용액공정을 통해 4 nm 정도의 크기 및 3층 이하의 두께를 가지는 고품질의 그래핀 양자점을 합성 하였다. <그림 2> 해당 탄소 양자점의 광학적 특성을 보여주는 결과이다. 원소재인 PAN 섬유의 열처리 온도에 따라 합성된 그래핀 양자점의 질소 및 산소 원자의 성분비에 차이가 생기며, 이로 인해 상이한 발광 특성을 보이게 된다. <그림3> 그래핀 양자점이 함유된 정공 수송층을 이용하여 제작된 유기태양전지의 특성은 태양전지소자의 광 에너지 전환 효율(power conversion efficiency: PEC)은 최대 14.5% 이상 증가 하였다.

수명 다한 탄소섬유로 고기능성 나노소재 만든다 - 탄소섬유를 이용한 기능성 탄소나노소재 제조 및 응용 기술 개발 - 재활용의 차원을 넘어 고부가가치 물질로 전환, 다양한 분야에 응용 기대 탄소 기반 나노 구조체는 단일 소재만으로도 태양전지, 발광다이오드(LED), 바이오 이미징, 광촉매, 센서 등 다양한 분야에 활용 가능하다는 장점이 있어 산업 현장 및 학계에서 각광받고 있는 소재이다. 이와 더불어, 탄소 구조체 내에 이종 원소를 도입함으로써 광학적 특성 및 촉매 특성을 향상 시킬 수 있다는 연구 결과가 잇달아 발표됨으로써 관심도는 점점 더 증가하는 추세이다. 최근 국내 연구진이 수명이 다한 탄소섬유를 이용하여 고기능성 탄소나노소재로 재활용하는 기술을 개발했다고 밝혔다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 전북분원 복합소재기술연구소(분원장 김준경) 양자응용복합소재연구센터 배수강 박사, 탄소융합소재연구센터 이성호 박사 공동 연구팀은 폴리아크릴로나이트릴(PAN, Polyacrylonitrile)이라고 불리는 고분자 물질로 제작된 탄소섬유를 이용하여 고 결정성과 더불어 균일한 크기 분포도를 가지는 질소가 도핑된 그래핀 양자점을 효율적으로 합성할 수 있는 기술을 개발했다. 연구팀은 PAN계열 고분자 섬유를 기반으로 하는 탄소섬유를 산(Acid) 용액에서 적정 온도로 가열하여 합성하는 하향식 접근법*을 이용하여 균일한 크기 분포도를 가지는 수 nm 크기의 탄소 구조체를 합성하였다. 해당 공정은 저분자 유기 전구체를 가열하는 방식의 상향식 접근법으로 합성된 탄소 구조체에 비해 높은 결정성을 가지는 장점이 있고, 추가적인 후처리 공정 없이 결정성 저해 없는 이종 원소인 질소를 함유한 탄소 구조체를 합성할 수 있다. 또한, 경제적인 측면에서 수명이 다한 PAN 탄소섬유 및 복합소재를 사용할 수 있어 원료물질의 비용부담이 전혀 없는 그래핀 양자점 합성방법이다. *용어설명 참고 현재 탄소섬유 복합소재를 생산하고 사용하는 산업체에서 재활용 및 폐 복합소재 처리 방안이 큰 이슈인 상황에서, 본 연구는 리싸이클(recycle) 개념을 넘는 기존 물질보다 부가가치가 높은 물질로 전환하는 업싸이클(upcycle) 기술을 제시한다는 측면에서 그 의의가 크다고 할 수 있다. 후지 경제에 따르면 2030년 PAN계 탄소섬유복합재료 시장은 약 40조 8000억 원으로 2015년 대비 관련시장이 4배 가량 급속 성장할 전망이다. 제조된 그래핀 양자점의 광·전기적 응용 분야의 적용 가능성을 제시하기 위해 전도성 고분자를 이용하였다. 특히, 유기 태양전지 소자의 정공 전달층에 소량 첨가하는 연구를 진행하였고, 최대 14.5%의 광전변환효율 향상이 가능함을 보임으로써 다양한 응용 분야에 적용 가능함을 시사했다. 배수강 박사는 “추가적인 후처리 공정 없이 이종 원소를 효과적으로 도입함으로써 특성 향상 및 경제성을 크게 높인 것이 장점”이라 말하며, “향후, 탄소나노소재를 함유한 복합소재 분야 발전에 다양하게 응용될 것”이라고 밝혔다. 이번 연구로 학계에서는 그래핀 등 탄소 구조체의 특성 향상과 더불어, 폐 탄소섬유 및 복합소재를 이용한 다양한 기능성 소재로의 응용 및 재활용에 대한 발판을 마련한 것으로 평가하고 있다. 연구진은 이번 연구를 바탕으로 하여 고 결정성 탄소나노소재의 물성에 관련된 기초연구와 유/무기 복합 소재 제작, 그 특성에 대한 연구를 진행하고 있다. 본 연구는 미래창조과학부의 지원으로 KIST 기관고유사업, 글로벌프론티어사업 및 산업통상자원부의 산업핵심기술개발사업을 통해 수행되었으며, 에너지 재료 분야의 권위지인 나노에너지(Nano Energy, Impact Factor: 11.553) 4월호에 게재되었다. <그림설명> <그림 1> 배수강 박사, 이성호 박사 공동 연구팀은 PAN 계열 탄소섬유를 이용하여 용액공정을 통해 4 nm 정도의 크기 및 3층 이하의 두께를 가지는 고품질의 그래핀 양자점을 합성 하였다. <그림 2> 해당 탄소 양자점의 광학적 특성을 보여주는 결과이다. 원소재인 PAN 섬유의 열처리 온도에 따라 합성된 그래핀 양자점의 질소 및 산소 원자의 성분비에 차이가 생기며, 이로 인해 상이한 발광 특성을 보이게 된다. <그림3> 그래핀 양자점이 함유된 정공 수송층을 이용하여 제작된 유기태양전지의 특성은 태양전지소자의 광 에너지 전환 효율(power conversion efficiency: PEC)은 최대 14.5% 이상 증가 하였다.

수명 다한 탄소섬유로 고기능성 나노소재 만든다 - 탄소섬유를 이용한 기능성 탄소나노소재 제조 및 응용 기술 개발 - 재활용의 차원을 넘어 고부가가치 물질로 전환, 다양한 분야에 응용 기대 탄소 기반 나노 구조체는 단일 소재만으로도 태양전지, 발광다이오드(LED), 바이오 이미징, 광촉매, 센서 등 다양한 분야에 활용 가능하다는 장점이 있어 산업 현장 및 학계에서 각광받고 있는 소재이다. 이와 더불어, 탄소 구조체 내에 이종 원소를 도입함으로써 광학적 특성 및 촉매 특성을 향상 시킬 수 있다는 연구 결과가 잇달아 발표됨으로써 관심도는 점점 더 증가하는 추세이다. 최근 국내 연구진이 수명이 다한 탄소섬유를 이용하여 고기능성 탄소나노소재로 재활용하는 기술을 개발했다고 밝혔다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 전북분원 복합소재기술연구소(분원장 김준경) 양자응용복합소재연구센터 배수강 박사, 탄소융합소재연구센터 이성호 박사 공동 연구팀은 폴리아크릴로나이트릴(PAN, Polyacrylonitrile)이라고 불리는 고분자 물질로 제작된 탄소섬유를 이용하여 고 결정성과 더불어 균일한 크기 분포도를 가지는 질소가 도핑된 그래핀 양자점을 효율적으로 합성할 수 있는 기술을 개발했다. 연구팀은 PAN계열 고분자 섬유를 기반으로 하는 탄소섬유를 산(Acid) 용액에서 적정 온도로 가열하여 합성하는 하향식 접근법*을 이용하여 균일한 크기 분포도를 가지는 수 nm 크기의 탄소 구조체를 합성하였다. 해당 공정은 저분자 유기 전구체를 가열하는 방식의 상향식 접근법으로 합성된 탄소 구조체에 비해 높은 결정성을 가지는 장점이 있고, 추가적인 후처리 공정 없이 결정성 저해 없는 이종 원소인 질소를 함유한 탄소 구조체를 합성할 수 있다. 또한, 경제적인 측면에서 수명이 다한 PAN 탄소섬유 및 복합소재를 사용할 수 있어 원료물질의 비용부담이 전혀 없는 그래핀 양자점 합성방법이다. *용어설명 참고 현재 탄소섬유 복합소재를 생산하고 사용하는 산업체에서 재활용 및 폐 복합소재 처리 방안이 큰 이슈인 상황에서, 본 연구는 리싸이클(recycle) 개념을 넘는 기존 물질보다 부가가치가 높은 물질로 전환하는 업싸이클(upcycle) 기술을 제시한다는 측면에서 그 의의가 크다고 할 수 있다. 후지 경제에 따르면 2030년 PAN계 탄소섬유복합재료 시장은 약 40조 8000억 원으로 2015년 대비 관련시장이 4배 가량 급속 성장할 전망이다. 제조된 그래핀 양자점의 광·전기적 응용 분야의 적용 가능성을 제시하기 위해 전도성 고분자를 이용하였다. 특히, 유기 태양전지 소자의 정공 전달층에 소량 첨가하는 연구를 진행하였고, 최대 14.5%의 광전변환효율 향상이 가능함을 보임으로써 다양한 응용 분야에 적용 가능함을 시사했다. 배수강 박사는 “추가적인 후처리 공정 없이 이종 원소를 효과적으로 도입함으로써 특성 향상 및 경제성을 크게 높인 것이 장점”이라 말하며, “향후, 탄소나노소재를 함유한 복합소재 분야 발전에 다양하게 응용될 것”이라고 밝혔다. 이번 연구로 학계에서는 그래핀 등 탄소 구조체의 특성 향상과 더불어, 폐 탄소섬유 및 복합소재를 이용한 다양한 기능성 소재로의 응용 및 재활용에 대한 발판을 마련한 것으로 평가하고 있다. 연구진은 이번 연구를 바탕으로 하여 고 결정성 탄소나노소재의 물성에 관련된 기초연구와 유/무기 복합 소재 제작, 그 특성에 대한 연구를 진행하고 있다. 본 연구는 미래창조과학부의 지원으로 KIST 기관고유사업, 글로벌프론티어사업 및 산업통상자원부의 산업핵심기술개발사업을 통해 수행되었으며, 에너지 재료 분야의 권위지인 나노에너지(Nano Energy, Impact Factor: 11.553) 4월호에 게재되었다. <그림설명> <그림 1> 배수강 박사, 이성호 박사 공동 연구팀은 PAN 계열 탄소섬유를 이용하여 용액공정을 통해 4 nm 정도의 크기 및 3층 이하의 두께를 가지는 고품질의 그래핀 양자점을 합성 하였다. <그림 2> 해당 탄소 양자점의 광학적 특성을 보여주는 결과이다. 원소재인 PAN 섬유의 열처리 온도에 따라 합성된 그래핀 양자점의 질소 및 산소 원자의 성분비에 차이가 생기며, 이로 인해 상이한 발광 특성을 보이게 된다. <그림3> 그래핀 양자점이 함유된 정공 수송층을 이용하여 제작된 유기태양전지의 특성은 태양전지소자의 광 에너지 전환 효율(power conversion efficiency: PEC)은 최대 14.5% 이상 증가 하였다.

수명 다한 탄소섬유로 고기능성 나노소재 만든다 - 탄소섬유를 이용한 기능성 탄소나노소재 제조 및 응용 기술 개발 - 재활용의 차원을 넘어 고부가가치 물질로 전환, 다양한 분야에 응용 기대 탄소 기반 나노 구조체는 단일 소재만으로도 태양전지, 발광다이오드(LED), 바이오 이미징, 광촉매, 센서 등 다양한 분야에 활용 가능하다는 장점이 있어 산업 현장 및 학계에서 각광받고 있는 소재이다. 이와 더불어, 탄소 구조체 내에 이종 원소를 도입함으로써 광학적 특성 및 촉매 특성을 향상 시킬 수 있다는 연구 결과가 잇달아 발표됨으로써 관심도는 점점 더 증가하는 추세이다. 최근 국내 연구진이 수명이 다한 탄소섬유를 이용하여 고기능성 탄소나노소재로 재활용하는 기술을 개발했다고 밝혔다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 전북분원 복합소재기술연구소(분원장 김준경) 양자응용복합소재연구센터 배수강 박사, 탄소융합소재연구센터 이성호 박사 공동 연구팀은 폴리아크릴로나이트릴(PAN, Polyacrylonitrile)이라고 불리는 고분자 물질로 제작된 탄소섬유를 이용하여 고 결정성과 더불어 균일한 크기 분포도를 가지는 질소가 도핑된 그래핀 양자점을 효율적으로 합성할 수 있는 기술을 개발했다. 연구팀은 PAN계열 고분자 섬유를 기반으로 하는 탄소섬유를 산(Acid) 용액에서 적정 온도로 가열하여 합성하는 하향식 접근법*을 이용하여 균일한 크기 분포도를 가지는 수 nm 크기의 탄소 구조체를 합성하였다. 해당 공정은 저분자 유기 전구체를 가열하는 방식의 상향식 접근법으로 합성된 탄소 구조체에 비해 높은 결정성을 가지는 장점이 있고, 추가적인 후처리 공정 없이 결정성 저해 없는 이종 원소인 질소를 함유한 탄소 구조체를 합성할 수 있다. 또한, 경제적인 측면에서 수명이 다한 PAN 탄소섬유 및 복합소재를 사용할 수 있어 원료물질의 비용부담이 전혀 없는 그래핀 양자점 합성방법이다. *용어설명 참고 현재 탄소섬유 복합소재를 생산하고 사용하는 산업체에서 재활용 및 폐 복합소재 처리 방안이 큰 이슈인 상황에서, 본 연구는 리싸이클(recycle) 개념을 넘는 기존 물질보다 부가가치가 높은 물질로 전환하는 업싸이클(upcycle) 기술을 제시한다는 측면에서 그 의의가 크다고 할 수 있다. 후지 경제에 따르면 2030년 PAN계 탄소섬유복합재료 시장은 약 40조 8000억 원으로 2015년 대비 관련시장이 4배 가량 급속 성장할 전망이다. 제조된 그래핀 양자점의 광·전기적 응용 분야의 적용 가능성을 제시하기 위해 전도성 고분자를 이용하였다. 특히, 유기 태양전지 소자의 정공 전달층에 소량 첨가하는 연구를 진행하였고, 최대 14.5%의 광전변환효율 향상이 가능함을 보임으로써 다양한 응용 분야에 적용 가능함을 시사했다. 배수강 박사는 “추가적인 후처리 공정 없이 이종 원소를 효과적으로 도입함으로써 특성 향상 및 경제성을 크게 높인 것이 장점”이라 말하며, “향후, 탄소나노소재를 함유한 복합소재 분야 발전에 다양하게 응용될 것”이라고 밝혔다. 이번 연구로 학계에서는 그래핀 등 탄소 구조체의 특성 향상과 더불어, 폐 탄소섬유 및 복합소재를 이용한 다양한 기능성 소재로의 응용 및 재활용에 대한 발판을 마련한 것으로 평가하고 있다. 연구진은 이번 연구를 바탕으로 하여 고 결정성 탄소나노소재의 물성에 관련된 기초연구와 유/무기 복합 소재 제작, 그 특성에 대한 연구를 진행하고 있다. 본 연구는 미래창조과학부의 지원으로 KIST 기관고유사업, 글로벌프론티어사업 및 산업통상자원부의 산업핵심기술개발사업을 통해 수행되었으며, 에너지 재료 분야의 권위지인 나노에너지(Nano Energy, Impact Factor: 11.553) 4월호에 게재되었다. <그림설명> <그림 1> 배수강 박사, 이성호 박사 공동 연구팀은 PAN 계열 탄소섬유를 이용하여 용액공정을 통해 4 nm 정도의 크기 및 3층 이하의 두께를 가지는 고품질의 그래핀 양자점을 합성 하였다. <그림 2> 해당 탄소 양자점의 광학적 특성을 보여주는 결과이다. 원소재인 PAN 섬유의 열처리 온도에 따라 합성된 그래핀 양자점의 질소 및 산소 원자의 성분비에 차이가 생기며, 이로 인해 상이한 발광 특성을 보이게 된다. <그림3> 그래핀 양자점이 함유된 정공 수송층을 이용하여 제작된 유기태양전지의 특성은 태양전지소자의 광 에너지 전환 효율(power conversion efficiency: PEC)은 최대 14.5% 이상 증가 하였다.