다수의 사용자가 원격으로 제어하는 무인 실험실, ‘OCTOPUS’ AI 자동화 시스템 개발 - 병렬 스케줄링을 통해 기존 시스템 대비 소재 개발 시간 5배 이상 단축 - 무인실험실 협력체계 구축을 통해 효율성과 확장성 개선, 글로벌 연구 기대 신소재 개발은 설계부터 상용화까지 막대한 시간과 비용이 소요되는 작업이다. 최근에는 인공지능(AI)과 로봇 기술을 접목하여 화학 실험을 자동으로 설계하고 수행하는 완전 자동화 무인 실험실에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 이 무인 실험실은 전 과정에서 사람의 개입 없이도 365일 24시간 지속적으로 소재 개발 연구를 수행할 수 있도록 설계된다. 그러나 기존 무인 실험실은 여전히 사람이 상주하며 실험을 관리해야 하고, 여러 사용자가 동시에 다양한 실험을 수행하지 못한다는 한계를 가지고 있었다. 이러한 점은 실험의 효율성과 확장성 측면에서 큰 제약으로 작용해왔다. 한국과학기술연구원(KIST) 이관영·한상수·김동훈 박사 연구팀이 소재 개발 분야에서 혁신적인 도약을 가져올 원격 제어 시스템 ‘OCTOPUS’를 개발했다고 발표했다. 이 시스템은 연구자가 실험실에 직접 가지 않고도 로봇을 활용해 화학 실험을 원격으로 설계하고 진행할 수 있게 돕는다. 특히, 여러 사용자가 동시에 실험을 수행할 수 있는 환경을 제공하여 신소재 개발의 속도와 효율성을 크게 향상시킬 수 있도록 설계됐다. OCTOPUS는 AI와 자동화 기술을 접목하여 연구자가 필요할 때 언제든지 실험을 시작할 수 있으며, 실험 장비들을 자동으로 관리함으로써 자원과 시간을 효율적으로 사용할 수 있다. 이를 통해 기존에는 사람이 상주하며 직접 관리하던 무인 실험실의 한계를 극복했다. 또한, 병렬 실험 수행이 가능한 스케줄링 기능을 통해 실험 생산성을 극대화했다. 예를 들어, 기존 선입선출 방식으로 13시간이 걸리던 화학 실험이 OCTOPUS의 병렬 스케줄링 덕분에 단 2시간 만에 완료될 수 있었다. OCTOPUS의 또 다른 강점은 실험 중 장비 간 충돌을 방지하는 안전 관리 기능과 최적화된 스케줄링을 통해 여러 연구자가 동시에 실험을 진행하더라도 안정적이고 효율적으로 실험을 수행할 수 있도록 한다는 것이다. 이는 실험실 자원의 활용도를 극대화하고 복잡한 실험 절차를 더욱 원활하게 처리할 수 있게 한다. OCTOPUS는 전 세계 연구실 간 데이터 연결을 지원하여 하나의 실험실에서 진행된 데이터를 다른 연구실에서도 즉시 활용할 수 있다. 이로써 국내외 대학, 연구소, 기업 간 협력이 강화되고, 글로벌 소재 연구의 속도와 효율성이 획기적으로 높아질 전망이다. KIST 한상수 박사는 "OCTOPUS를 활용한 수도권과 지방 간의 협력 체제가 구축된다면 수도권 과밀화를 완화하고 지역 균형 발전에도 기여할 수 있을 뿐 아니라 글로벌 협력 연구에도 기여할 것"이라고 말했다. 김동훈 박사는 "OCTOPUS는 무인 실험실의 산업화에 중요한 촉진제가 될 것이며, 반도체, 배터리, 디스플레이, 촉매 등 다양한 산업 분야로 확장될 것으로 기대한다"고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 유상임)의 지원으로 한국연구재단 나노및소재기술개발사업(NRF-2022M3H4A7046278) 및 국가전략기술소재개발사업(RS-2024-00450102) 지원으로 수행되었으며, 연구 결과는 재료과학 분야 국제저널인 「Nature Communications」* 최신호에 게재됐다. * (논문명) OCTOPUS: operation control system for task optimization and job parallelization via a user-optimal scheduler [그림 1] ‘OCTOPUS’의 기대효과 표현 OCTOPUS는 AI와 자동화 기술 덕분에 연구자가 필요할 때 언제든지 원격으로 실험을 시작할 수 있으며, 실험실 내 다양한 장비들을 자동으로 관리하여 연구자가 실험에 소요되는 시간과 자원을 더욱 효율적으로 사용할 수 있다. 또한 국내·외 대학/연구소/기업 간 물리적 거리와 공간에 구애받지 않고 유기적으로 협력할 수 있어 글로벌 소재 연구의 속도와 효율성 또한 크게 높아질 수 있어서 향후 AI 로봇 기반의 무인 실험실의 산업화 전반에 확장에 기여 가능하다. [그림 2] 기존 방법론 대비 병렬 스케쥴링의 정량적 효율성 비교 그림

KIST-TTA 협력으로 양자 신산업 창출을 견인 - KIST-한국정보통신기술협회, 전략적 협력을 위한 양해각서(MOU) 체결 - 양자 신산업 창출을 견인하는 산·학·연·관 협력체계 조성 공동 노력 한국과학기술연구원(KIST, 원장 오상록)은 양자 신산업 창출을 견인하는 산·학·연·관 협력체계 조성을 위해 한국정보통신기술협회(TTA, 회장 손승현)와 협력을 강화하는 양해각서(MOU)를 12월 11일 체결했다고 밝혔다. 이번 양해각서의 주요 내용은 ▲양자과학기술 기반 미래신산업 창출을 위한 양자과학기술 생태계 조성 ▲양자과학기술 표준 개발 및 융합·활용 촉진 ▲AI·로봇·에너지·국방·재난안전 등 국가연구개발사업 상호협력 및 공동 연구 추진 ▲국가연구개발사업 시험인증에 따른 산학연 R&D 기술 상용화 촉진 ▲국내외 최신 연구 정보 및 동향 공유 ▲연구시설·장비 공동 활용 등이다. 특히 KIST와 TTA는 양자테스트베드 사업에 함께 참여 중이며, 시험·인증기관과 연구기관의 공식적인 기술 신뢰성 검증 채널 구축으로 산학연 R&D 기술 상용화 촉진에 많은 성과가 기대 되고 있다. KIST가 주관기관으로 수행 중인 초격차 1000+ 스타트업 프로젝트 표준화 프로그램에 협력하여 국내외 양자기술 표준화를 주도할 계획이다. 오상록 KIST 원장은 “이번 업무협약을 통한 양 기관의 협력이 성공적인 연구 성과로 이어지길 바란다”며, “앞으로 KIST의 첨단과학 연구 역량을 바탕으로 TTA와 함께 국민께 도움이 되는 연구를 수행하겠다”고 말했다. 손승현 TTA회장은 “이번 협약이 TTA와 KIST의 유기적인 협력관계 구축으로 이어져 양 기관이 상호 발전하는 계기가 되길 바란다”라며, “TTA는 ICT 표준 및 시험인증 기관으로서 앞으로도 양자과학기술의 국가 경쟁력 향상을 위해 노력하겠다”고 말했다. [사진1] (좌측부터) 손승현 한국정보통신기술협회장, 오상록 KIST 원장이 업무협약식을 마치고 기념촬영을 하고 있다. [사진2] 협약식에 참석한 기관의 주요 관계자들이 업무협약식을 마치고 기념촬영을 하고 있다.

심혈관 질환의 스텐트 시술 부작용, 새로운 레이저 패터닝 기술만으로 해결한다. - 약물 부작용 없이 혈관 내 세포 반응을 제어하는 혁신적 스텐트 표면 기술 - 레이저 가공 기술을 활용한 금속 소재 정밀 패턴 가공 및 빠른 실용화 가능 한국과학기술연구원(KIST, 원장 오상록) 생체재료연구센터 전호정 센터장, 한형섭 박사, KIST유럽연구소 전인동 박사 공동연구팀은 레이저 패터닝 기술로 혈관 내피세포의 성장을 촉진하고 평활근 세포의 탈분화를 억제하는 새로운 스텐트 표면처리 기술을 개발했다. 이 기술은 세포 종류별로 나노 패턴에 대한 반응 차이를 조절할 수 있으며 화학적 코팅 방식과 함께 활용 시 더 큰 혈관 회복 효과를 기대할 수 있다고 밝혔다. 우리나라가 초고령 사회로의 진입을 앞둔 가운데, 고령 인구의 혈관질환 발생이 늘어나고 있다. 이에 따라 좁아지거나 막힌 혈관을 확장해 혈류를 원활히 하는 관 모양의 의료기기인 치료용 스텐트의 중요성이 커지고 있다. 그러나 기존 금속 스텐트의 경우, 혈관 확장을 물리적으로 유지하지만 1개월 후 평활근 세포의 과도한 증식으로 재협착이 발생할 수 있다. 이를 해결하기 위해 약물 방출형 스텐트가 가장 많이 사용되고 있으나 혈관 재내피화를 억제해 혈전이 쌓일 위험을 높여 환자가 혈전용해제를 복용해야 하는 불편함이 있었다. 이러한 단점을 극복하기 위해 스텐트 표면에 단백질이나 핵산 등 활성 분자를 코팅하는 방식의 연구가 활발히 진행 중이다. 그러나 이러한 활성 분자들은 개별적인 기능만을 수행하기 때문에 혈관 내피세포를 빠르게 증식시키는 데 한계가 있다. 연구팀은 평활근 세포의 성장은 억제하면서 혈관 내피화를 촉진하기 위해 나노초 레이저 텍스처링 기술로 니켈-티타늄 합금 표면에 나노‧마이크로 주름 패턴을 형성했다. 스텐트 시술로 손상된 혈관 내벽에서 평활근 세포가 혈관 안으로 이동하는 과정에서 형태가 변하게 되는데, 레이저로 만든 주름 패턴은 평활근 세포의 길쭉한 형태를 유지할 수 있어 재협착을 방지한다. 또한, 주름 패턴의 영향으로 세포 간의 부착이 증가해 혈관 내벽을 재형성하는 재내피화까지 촉진할 수 있었다. 연구진은 혈관 기능의 회복 효과를 검증하기 위해 혈관 세포 및 태아 동물 뼈를 활용한 신생혈관 분석을 수행했다. 레이저 텍스처링으로 가공된 금속 표면이 혈관 내피세포의 증식 환경을 조성하면서 평활근 세포의 탈분화 반응과 과도한 증식이 효과적으로 억제됐다. 특히, 주름 표면 위에서 평활근 세포가 자라는 정도가 약 75% 감소했으며, 신생혈관 생성 정도는 2배 이상 증가하는 것을 확인했다. 이번에 개발한 표면 패턴 기술은 금속 스텐트는 물론 생분해성 스텐트에도 적용할 수 있을 것으로 기대된다. 생분해성 스텐트에 적용하면 녹기 전에 재협착을 예방하고 내피화를 촉진해 환자의 치료를 돕고 합병증 위험을 줄일 수 있다. 레이저 패터닝 기술을 실제 치료 현장에 적용하기 위해 장기적 안전성과 효능 검증에 대한 임상시험을 추진할 계획이다. KIST 전호정 센터장은 “이번 연구는 표면 패턴을 통해 약물 없이도 혈관 세포 반응을 선택적으로 제어할 가능성을 확인한 연구”라며, “산업용으로 널리 활용되는 나노초 레이저를 사용해 스텐트 표면을 빠르고 정밀하게 가공할 수 있어 실용화와 공정 효율성을 높이는 데 장점이 있다”라고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 유상임) 지원으로 KIST 주요사업과 미래유망융합기술파이오니아사업(RS-2023-00302145)으로 수행됐다. 이번 연구 결과는 국제 학술지 「Bioactive Materials」 (IF: 18.0, JCR 분야 상위 0.9%)에 게재됐다. * (논문명) Exploring the potential of laser-textured metal alloys: Fine-tuning vascular cells responses through in vitro and ex vivo analysis [그림 1] 금속 스텐트가 삽입된 혈관의 모식도 확장된 스텐트는 막힌 혈관 벽을 물리적으로 확장시키기에, 금속 표면과 혈관 구성 세포 간의 상호작용에 따라 치유가 촉진되거나 부작용이 발생할 수 있음 [그림 2] 나노초 레이저 텍스처링 조건에 따른 금속 표면의 나노/마이크로 구조 제어 파장 1064 nm, 펄스폭 4 ns, 펄스 반복횟수 800 kHz의 레이저를 0.5 m/s의 속도로 의료용 금속 표면에 조사를 하게 되면 반복 횟수에 따라 나노미터에서부터 마이크로미터 거칠기의 주름을 갖는 표면 구조를 생성할 수 있음 [그림 3] 나노초 레이저 텍스처링된 금속 표면에서의 탈분화 및 증식이 억제되는 평활근 세포 나노초 레이저 텍스처링 조건에 따른 금속 표면의 나노/마이크로 구조 제어를 통해 일반 금속 스텐트와 혈관 구성세포간의 상호작용을 제어할 수 있음. 평활근 세포의 탈분화를 억제하여 이동 및 증식을 억제할 수 있음 [그림 4] 태아 마우스 중족골 분석을 통해 나노초 레이저 텍스처링된 금속 표면에서의 신생혈관 형성 분석 나노초 레이저 텍스처링 조건에 따른 금속 표면의 나노/마이크로 구조 제어를 통해 일반 금속 스텐트와 혈관 구성세포간의 상호작용을 제어할 수 있음. 신생혈관 형성을 촉진함

물에 떠 있는 미세 플라스틱, 수상 드론으로 잡는다 - 친수 톱니 기술 접목 수상 드론 이용한 미세 플라스틱 회수 기술 개발 양식장, 가정용 수처리 등 확장 가능성으로 다양한 활용 기대 최근 수돗물과 생수병은 물론, 강, 호수, 바다 등에서 미세 플라스틱이 검출되며 그 심각성이 널리 알려졌다. 기존의 수처리용 필터링 기술은 크기와 모양이 다양한 미세 플라스틱을 효과적으로 걸러 내기 어렵고, 쉽게 막히는 문제가 있다. 게다가 필터가 막히지 않더라도 작은 입자를 회수하려면 필터망을 매우 촘촘하게 설계해서 차압이 크게 발생하게 되어, 필터 효율이 지나치게 낮아지는 문제가 발생한다. 더욱이 미세플라스틱 오염이 심해지고 있는 호수, 강이나 바다와 같은 열린 공간에서는 사용할 수 없다는 단점을 가져서 실효성이 많이 떨어졌다. 한국과학기술연구원(KIST) 극한소재연구센터 김성진·문명운 박사 연구팀은 새로운 차원의 미세 플라스틱 제거 기술을 개발해, 문제 해결에 중요한 전환점을 제시했다. 이들은 물의 표면장력을 활용한 친수성 톱니 구조를 기반으로 미세 플라스틱을 효율적으로 제거할 수 있는 수상 드론 기술을 구현했다. 연구팀이 개발한 기술의 핵심은 친수성 톱니 구조에 있다. 이 구조는 물과의 친화력으로 인해 톱니 구조 사이에 형성되는 물막(Water bridge)을 생성하며, 물의 표면장력을 극대화시켜 미세 플라스틱을 톱니 사이에 부착시키는 역할을 한다. 이 원리를 활용하면 1마이크로미터(μm)에서 최대 4mm 크기까지 다양한 크기와 밀도의 미세 플라스틱을 걸러낼 수 있다. 이를 통해 기존의 필터링 기술이 크기와 모양의 한계로 인해 효과적으로 작동하지 못했던 문제를 개선하며, 필터의 막힘 현상 없이 안정적인 제거가 가능해진다. 이 기술은 다양한 미세 플라스틱(Expanded Polystyrene, Polypropylene, Polyethylene 등)을 대상으로 80% 이상의 회수 효율을 보였다. 특히, 수상 드론에 친수성 톱니 구조를 접목해 바다, 호수, 강 등 넓은 수역에서도 실시간으로 미세 플라스틱을 제거할 수 있다. 드론은 가정용 로봇청소기처럼 자율적으로 이동하며 수질을 정화할 수 있어, 기존 고정형 시스템의 한계를 넘어선 활용성을 보여준다. 문명운 박사는 "이번 기술은 수상 드론뿐만 아니라 양식장 수처리 필터와 같은 고정형 시스템에도 적용 가능하다"며, "가정용 수처리 필터 장치로 확장해 개인이 일상에서 사용할 수 있는 형태로도 개발할 수 있다"고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 유상임)의 지원을 받아 KIST 주요사업 및 해양경찰청사업(KIMST-20210584)으로 수행됐다. 이번 연구 성과는 국제 학술지 「Advanced science」 (IF 14.3, JCR 분야 8.2%)에 최신 호에 게재됐다. * (논문명) Capillary skimming of floating microplastics via a water-bridged ratchet [그림 1] MP (MP, 마이크로 플라스틱) 볼에 대한 친수성 톱니의 스키밍 메커니즘 인접한 오목한 meniscus의 존재는 치리오스 효과를 유발하여 MP 볼이 자발적으로 톱니 쪽으로 끌리게 만듭니다. 도식에서는 물 meniscus의 주기적인 변형과 함께 MP 볼의 스키밍 과정을 보여줍니다. 스키밍된 MP 볼은 이후 모세관 접착력에 의해 물로 연결된 톱니 내에 (water bridge에 의해) 단단히 고정됩니다. [그림 2] 다양한 유형의 MP 회수를 위한 톱니 드럼의 프로토타입 (A) 실험 이미지에서는 P = H = 6mm, 드럼 직경이 60mm인 톱니 구조 드럼을 사용한 MP 스키밍 과정을 보여줍니다. 이 드럼은 밀리미터 크기의 PE 펠릿과 마이크로미터 크기의 PE 입자를 스키밍합니다. (B) 톱니 구조 드럼이 수조 오른쪽에 위치한 모든 MP를 제거한 후, MP가 i) 크기 2-4 mm의 PE 펠릿이든, ii) 1-2000 μm 범위의 PE 입자(C)이든 관계없이 이를 왼쪽으로 방출하는 모습을 보여줍니다. (D) 톱니 구조 드럼이 다섯 가지 다른 MP에 대해 세 가지 드럼 회전 속도에서 보이는 회수율을 나타냅니다. [그림 3] 친수 톱니 기술이 접목된 수상 드론 (해양 로봇 청소기 프로토타입) 연속 이미지는 톱니 드럼이 장착된 실험실 규모의 프로토타입이 전진하면서 다양한 크기의 MP를 스키밍하는 모습을 보여줍니다. (아래, 왼쪽 이미지) 개방된 바다를 항해하기 위한 수상 드론형 해양 로봇 청소기. (아래, 오른쪽 이미지) 선착장이나 해안가와 가까운 지역을 수동으로 청소하기 위한 핸드-헬드 (수동형,휴대용) 타입.

3대 실명 질환 황반변성, 주사 대신 점안제 형태의 글로벌 혁신신약 개발 - 점안 투여가 가능한 건성 황반변성 치료제 개발로 환자의 투약 편의성 개선 - 글로벌 임상시험을 목표로 제약사와의 협력 연구를 적극적으로 추진할 계획 65세 이상 노인층에서 가장 흔한 실명의 원인인 황반변성은 황반에 이상이 생겨 시력이 감소하고 사물이 왜곡돼 보이는 질환이다. 전체 황반변성 환자의 90%는 건성으로 시력 손상 정도는 경미하나, 이중 약 30%는 10년 이내에 심각한 시력 손상을 동반하는 습성으로 진행된다. 건성 황반변성 치료제는 2023년 최초로 FDA 승인을 받은 두 종류의 주사제가 전부이며, 안구 주사에 따른 합병증 우려와 함께 시력 회복에 대한 효과가 기대만큼 크지 않다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 오상록) 천연물신약사업단 서문형 박사팀은 점안 투여가 가능한 새로운 건성 황반변성 치료 물질을 개발했다고 밝혔다. 안구점안제는 안과 의약품 시장에서 가장 선호되는 약물 전달 형태이지만, 안구 후방의 망막에 문제가 발생하는 건성 황반변성 치료를 위한 점안제 개발은 특히 어려운 것으로 알려져 있다. 연구팀은 기존 주사제 중심의 치료 방식을 개선하고자 황반변성의 주요 발병 원인으로 알려진 톨유사수용체(Toll-like receptor, TLR)의 염증 신호에 주목했다. 먼저 자연계에 존재하는 톨유사수용체 신호전달 단백질과 구조가 유사한 수만 개의 단백질로부터 펩타이드 서열을 추출해 19만 개 이상의 방대한 펩타이드 약물 라이브러리를 구축했다. 이후 신호전달 단백질에만 특이적으로 결합할 수 있는 펩타이드를 빠르게 탐색할 수 있는 기술을 활용해 톨유사수용체의 신호전달 단백질 간의 상호작용을 억제하는 후보 펩타이드를 발굴하는 데 성공했다. 연구진은 펩타이드를 건성 황반변성이 유도된 쥐의 눈에 점안 투여하며 치료 효과를 검증했다. 펩타이드가 처리된 그룹은 정상 쥐와 유사한 수준으로 망막 세포를 보호할 뿐만 아니라 망막 변형이 현저히 감소했다. 그 결과, 펩타이드 기반 새로운 점안제가 건성 황반변성 치료에서 기존 주사제를 대체할 수 있음을 보였다. 이번에 개발된 치료제는 점안제 형태이기 때문에 환자들에게 치료의 편의성과 순응도를 높이며 반복적인 침습적 치료로 인한 부작용과 비용 부담을 줄일 수 있다. 또한, 환자들에게 비침습적이고 안전한 치료 옵션을 제공함으로써 치료 효과와 환자 만족도를 동시에 높일 수 있다. 이는 노인성 황반변성뿐만 아니라 관련 안과 질환의 치료 접근성을 획기적으로 개선하는 데 기여할 것으로 기대된다. KIST 서문형 박사는 “임무 중심 연구를 위해 9월에 출범한 KIST 천연물신약사업단은 노인성 질환, 특히 암과 안과 질환 치료를 위한 글로벌 신약 개발을 목표로 한다”라며 "건성 황반변성 혁신신약의 글로벌 임상시험 추진을 위해 국내외 제약사와 협력 연구를 진행할 계획”이라고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 유상임)의 지원을 받아 KIST 주요사업 및 우수신진연구사업(2021R1C1C1003843)으로 수행됐다. 이번 연구 성과는 국제 학술지 「Advanced Science」 (IF 14.3, JCR 분야 6.5%)에 표지논문(Inside back cover)으로 선정됐다. * 논문명 : Massively Parallel Screening of Toll/Interleukin-1 Receptor (TIR)-Derived Peptides Reveals Multiple Toll-Like Receptors (TLRs)-Targeting Immunomodulatory Peptides [그림 1] 톨유사수용체의 신호전달 단백질을 활용한 대규모 펩타이드 라이브러리 구축과 스크리닝, 세포 및 동물모델에서의 효능 검증 과정 모식도. [그림 2] 황반변성의 진행과 증상. 황반변성이 진행됨에 따라 망막 밑에 드루젠이라는 노폐물이 쌓여 시세포 기능이 서서히 저하된다. 물체 중심이 보이지 않는 중심 암점과 사물이 휘어 보이는 변형시는 황반변성의 대표적인 증상이다. [그림 3] 건성 황반변성마우스 모델에서의 펩타이드 치료 효능. (A) 건성 황반변성이 유도된 마우스에 펩타이드 치료제를 점안 투여하여 치료 효능을 평가하였다. (B) 황반변성이 유도된 마우스(대조군)에서는 검은 색의 드루젠이 쌓이고 망막세포상피의 위축과 변형이 관찰되는 반면, 펩타이드 투여군에서는 정상 마우스 수준으로 망막이 보호되고 있음을 확인할 수 있다. [그림 4] 서문형 박사 연구팀이 개발한 건성 황반변성 치료용 펩타이드 점안제 [그림 5] 저널 속표지(Inisde back cover) 이미지

발생 현장에서 바로 처리하는 하폐수 처리 장치 개발 - 연속흐름식으로 수중 유기물을 빠르게 분해하여 무기물화, 바로 방류 가능 장치에서 과산화수소를 자체 대량 생산, 현장에서 바로 산화제로 이용 기존의 하·폐수 처리 방식은 발생지에서 관로를 통해 대규모 처리장으로 중앙집중적으로 모은 후 대량으로 처리하는 구조다. 그러나 농어촌과 같은 소규모 분산 지역에서는 이러한 방식으로 하·폐수를 처리하기에는 어려움이 있다. 소규모 비점 오염원에 설치되는 간이 처리 장치들은 주로 소독이나 탁도 개선에 그쳐, 하·폐수 속 난분해성 유기물의 분해는 제대로 이루어지지 않는다. 또한 산업 폐수를 자체 처리하는 사업장에서도 처리 효율이 낮아 독성이 높은 폐수는 종말처리장으로 재이송해야 하는 경우가 많다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 오상록) 극한소재연구센터 김상훈 박사, 물질구조제어연구센터 김종민 박사, 계산과학연구센터 한상수 박사 공동 연구팀은 하·폐수를 오염현장에서 방류 수준까지 처리할 수 있는 전기화학적 장치를 개발했다. 특히, 난분해성 물질을 빠르게 무기물로 완전 분해해 자체 방류가 가능하도록 했다. 기존 연구 방법은 주로 전기화학적으로 강력한 산화제인 과산화수소 발생을 위한 전극 소재 개발에 초점을 맞췄던 반면, 이번 연구에선 고효율적인 전극 소재 개발과 더불어 폐수를 장치 내에서 순환시키면서 다량의 과산화수소를 발생시키고, 잘 섞이게 하는 유동식 반응기(flow cell) 방식을 도입해, 현장에서 난분해성 유기물을 산화·분해하는 방식을 통해 빠르게 무기물화했다. 이는 기존의 처리조 방식보다 훨씬 효율적으로 유기물을 완전 분해할 수 있는 구조다. 기존 수중의 유해한 유기물을 산화 처리하는 방식에서는 유기물들이 완전 분해되기까지 여러 단계를 거쳐야 하고, 그 중간 생성물들의 독성이 여전히 남아있는 경우가 많았다. 수중 유기물을 완전 분해해서 무기물화가 되어야 독성이 없어지고 방류가 가능한 수준이 되는데, 이를 나타내는 지표를 총유기탄소(TOC, Total Organic Carbon)라 한다. 환경부에서도 48년 만인 작년부터 하폐수 방류기준에 총유기탄소량을 추가하여 좀 더 엄격한 하폐수 처리 기준을 내세우고 있다. KIST 연구팀이 개발한 소규모 전기화학적 장치는 중앙집중식 처리가 어려운 하·폐수를 현장에서 직접 효과적으로 처리할 수 있는 기술이며, 총유기탄소량을 짧은 시간 안에 효과적으로 낮출 수 있다. 연구진은 실제로 50pm의 비스페놀A의 총 유기탄소량을 2시간 만에 93% 낮추는 우수한 완전분해 성능을 입증했다. KIST 김상훈 박사는 “개발한 장치는 연속적이고 반복적인 흐름 방식으로 구성되어 기존 방식보다 높은 완전 분해 효율을 보이며, 이 장치와 처리 방식에 대한 특허가 출원 중이다. 이 기술의 상용화를 위해 기술 이전도 추진할 계획이다.”라고 말했다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 유상임)의 지원을 받아 KIST 주요사업, 우수신진 (RS‐2023‐00209940), 나노소재기술개발사업 (NRF-2022M3H4A7046278) 및 환경부(장관 한화진) 환경기술개발사업(2021002800005)으로 수행됐다. 이번 연구 성과는 국제 학술지 「Applied Catalysis B:Environment and Energy (IF: 20.2 JCR 분야 상위 0.6%)」최신 호에 게재됐다. * 논문명 : Higher-valent nickel oxides with enhanced two-electron oxygen reduction in advanced electro-Fenton system for organic pollutants degradation [그림 1] 기존 전기-펜톤 방식과 유동식 반응기 기반의 전기-펜톤 방식 비교 모식도 기존 저류조 형태 수처리 방식(왼쪽)의 경우 과산화수소 생성을 위한 산소(반응물)가 저농도의 용존 산소인 반면, 유동식 반응기 기반 방식의 경우(오른쪽) 고농도의 산소 가스가 직접적으로 주입되는 방식이기에 높은 과산화수소 생성 특성을 보임. 또한 전해질이 순환하는 방식이기 때문에 전극에서 생성된 과량의 과산화수소의 분산을 유도하여 효율적으로 유기물 제거가 가능함. [그림 2] 유동식 반응기를 이용한 고효율 및 안정적인 실시간 전기화학적 과산화수소 생산 특성 환원전극에서 촉매 1 kg, 시간당 약 219 Kg에 이르는 과산화수소 (pH=14 & 100 mA/cm2 기준) 생산되는 특성 결과. 내구성 평가에서도 과산화수소 특성이 유지되고 있음을 보여줌. [그림 3] 전기-펜톤 공정을 통한 총유기탄소량 저감량 비교 본 연구(맨 오른쪽)에서 제시한 유동식 반응기 장치의 총유기탄소저감량이 타 문헌에서 보고된 접근법보다 월등히 높음을 알 수 있음.

귀한 ‘희토류 금속’의 고효율 회수 소재 기술개발, 디지털 인프라 자원순환↑ - 폐 영구자석으로부터 희토류 금속의 회수를 통한 해외 의존도 저감 기대 - 성능·생산성·경제성·적용성 향상된 섬유상 흡착 소재 개발, 산업안정성 향상 우리나라는 리튬, 니켈, 희토류 등 핵심광물의 95%를 수입에 의존하고 있다. 특히 희토류는 소량 첨가만으로도 물질을 화학·전기·자성·발광적 특성을 갖게 만드는 특징을 갖고 있어 최근 친환경 자동차 및 신재생에너지산업분야의 핵심소재로 그 사용량이 크게 증가하고 있다. 희귀 금속의 주요 생산국인 중국이 자원 무기화 전략을 통해 공급을 조절하고 있어, 국내 산업에 큰 부담으로 작용하고 있다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 오상록) 물자원순환연구단 최재우 박사 연구팀이 최근 네오디뮴(Nd)과 디스프로슘(Dy) 등 희토류 금속을 고효율로 회수할 수 있는 섬유상 회수 소재를 개발했다고 발표했다. 이 신소재는 주로 전기차, 하이브리드차의 구동 모터, 풍력 발전, 로봇 및 항공우주 산업에서 필수적인 부품으로 사용되는 3세대 영구자석에 들어가는 희토류 금속(네오디뮴-철-붕소(Nd-Fe-B))을 회수하여 순환하는 소재로 희토류 공급과 산업적 안정성 문제를 해결하는 데 기여할 것으로 기대된다. KIST 연구진은 효율적으로 희토류 금속을 회수하기 위해 금속-유기 구조체와 고분자 복합 섬유로 구성된 나노 구조 섬유 소재를 개발했다. 국내에서 이미 널리 활용되는 아크릴 섬유를 기반으로 제작되어 경제성과 생산성 측면에서도 우수하다. 연구진은 개발된 소재가 폐액 내에서 희토류를 쉽게 흡착하면서도 회수가 용이해 산업적 활용도가 아주 클 것으로 전망했다. 개발된 섬유 소재는 네오디뮴에 대해 468.60 mg/g, 디스프로슘에 대해 435.13 mg/g의 흡착 용량을 보여 세계 최고 수준의 성능을 기록했다. 이는 기존 흡착 소재보다 매우 높은 수치이며, 간단한 형태의 반응기에 적용할 수 있기에 회수 과정의 에너지 효율 또한 크게 개선될 수 있다. 연구팀은 이 소재가 폐 영구자석뿐 아니라 광산 배수 등 희토류 금속이 포함된 다양한 산업 폐수에서도 효과적으로 희토류를 회수할 수 있을 것으로 기대하고 있다. 특히, 표면 개질이 용이해 다양한 산업 폐수에 대한 적용 가능성이 높아, 희귀 금속 자원 확보를 위한 기술적 대안으로 자리잡을 전망이다. KIST 최재우 박사는 “이번에 개발한 고효율 희토류 금속 회수 소재는 기존의 입상 흡착 소재를 대체할 수 있는 기술로, 성능, 생산성, 경제성, 적용성 측면에서 뛰어난 결과를 보여 디지털 인프라 폐기물 광물 추출 생태계를 활성화 시키고, 자원순환을 통한 산업적 적용 가능성이 매우 크다”고 연구의 의의를 설명했다. 또한 정영균 박사는 “향후 산업 폐수에서 희토류를 포함한 다양한 유용 자원을 선택적으로 회수할 수 있는 기술로 확장하여 탄소 중립과 희토류 관련 전 후방 산업에 기여할 수 있을 것”이라고 강조했다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 유상임)의 지원을 받아 KIST 주요사업, 소재혁신선도사업(2020M3H4A3106366) 및 세종과학펠로우십(RS-2023-00209565)으로 수행됐다. 이번 연구 성과는 국제 학술지 「Advanced Fiber Materials」 최신호에 게재됐다. * (논문명) Synergistic Effect of Core/Shell-Structured Composite Fibers: Efficient Recovery of Rare-Earth Elements from Spent NdFeB Permanent magnets [그림 1] 섬유상 희토류 금속 회수 소재의 합성 고분자 섬유와 금속-유기물 구조 나노 물질의 복합 구조로 구성된 섬유상 소재의 구조와 표면 분석 결과를 나타낸다. (a) 소재 형성 과정을 나타낸 도식표. (b) 고분자 섬유의 표면 작용기 개질 과정을 나타내는 샘플의 FT-IR 분석 결과. (c) 사용한 용매에 따른 나노 물질의 담지 성능. (d) 담지 용매의 종류에 따른 섬유의 FT-IR 결과. (e) 섬유 소재를 준비하는 단계에서 각 샘플들의 XRD 패턴. [그림 2] 섬유상 소재의 희토류 금속 회수 성능 (a) Nd3+및 (b) Dy3+이온에 대한 섬유의 희토류 회수 성능에 미치는 pH의 영향. 각각의 희토류 금속 이온에 대한 초기 농도와 흡착제 용량은 1000 mg/L 및 0.5 g/L로, 반응 시간은 24시간 동안 별도의 pH 조절 없이 수행. 저농도의 (c) Nd3+ 및 (d) Dy3+이온에 대한 소재의 회수 효율. (e) Nd3+ 및 (f) Dy3+이온에 대한 소재의 등온 평형 곡선. 접촉 시간은 24시간이며 pH조절 없이 수행. (g) Nd3+및 (h) Dy3+이온에 대한 CSCF의 회수 속도 곡선. 초기 농도는 1000 mg/L이며 pH 조절 없이 수행. (i) 흡착 소재의 Nd3+와 Dy3+의 최대 회수 용량(qm)과 (j) 회수 속도 상수 k를 최상위 논문에 보고된 흡착제들과 비교한 결과. [그림 3] 희토류 금속 회수 섬유의 우수한 산업 적용성 폐기된 영구자석으로부터의 희토류 회수 공정에 대한 회수 소재의 실용적 응용 가능성. (a) 초기 농도 비율이 65(Fe):25(Nd):10(Dy)인 경우, 각 이온의 pH에 따른 구성 성분도 그래프. (b) 세 가지 금속 이온에 대한 섬유 소재의 흡착 성능에 대한 분배계수 (Kd), 흡착 소재를 사용하여 선택적인 희토류 회수를 예측. (c) 흡착 소재로 채워진 흡착 반응조는 동일한 무게의 입상 분말로 채워진 모듈보다 현저히 낮은 압력 강하(빠른 물질 전달 속도). 내부 이미지는 각 소재로 채워진 반응조를 나타냄. (d) 재생 전 소재의 최초 최대 흡착량(qm)과 반복 재생 이후 최대 흡착량(qm,r)의 비율을 나타낸다. 3번의 재생까지 거의 100%의 소재 재생 성능을 유지함. (e) 4회 재생 이후 NPZIF-8의 결정 구조가 붕괴되는 현상을 나타내는 재생 이후 NPZIF-8의 XRD패턴. (f) 5번의 재생 후 CSCF흡착제 표면의 NPZIF-8 나노입자의 전자현미경 이미지. (스케일바: 1 μm)

초박막형 무선 웨어러블 센서 기술로 건강 모니터링의 새로운 장 열리다 - 고가의 측정 장비 없이 빛만으로 바이오마커 농도 정량화 성공 - 바이오마커 모니터링을 위한 차세대 초박막형 무선 웨어러블 센서 기술 이용자의 건강 모니터링을 위한 웨어러블 디바이스는 우리 몸에서 데이터를 수집해 전송하는 것이 중요하고, 이를 위한 무선 통신 시스템이 필요하다. 하지만 기존의 무선 통신 시스템은 mm단위의 두꺼운 모듈 칩으로 이루어져 있어 사용자의 편의성 개선을 위해 두께를 극한으로 줄인 초박막형 (두께 마이크로미터 수준, 머리카락 두께의 10분의 1) 기기 구현이 어려웠다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 오상록) 센서시스템연구센터 이원령 박사, 양자기술연구단 한재훈 박사, 생체재료연구센터 전호정 박사(센터장) 공동연구팀은 초박형 유기·무기 통합 장치를 이용하여 초박막형(두께 : 4마이크로미터, 무게 : 1mg 이하) 기판 상에 인간의 건강 상태와 관련된 다양한 바이오마커를 빛의 세기만으로 모니터링할 수 있는 기술을 구현 및 개발했다고 밝혔다. 연구팀은 기존의 두껍고 딱딱한 무기 집적 회로 칩 기반의 무선 통신 시스템이 가진 착용성 및 유연성의 한계를 극복하고자, 두께 4 마이크로미터의 초박막 기판 위에 유기 트랜지스터와 근적외선 무기 마이크로 발광 다이오드 (μLED)를 통합한 시스템을 개발하였다. 이 시스템은 바이오마커의 농도에 따라 변하는 트랜지스터의 전류가 μLED의 밝기를 조절하여 포도당, 젖산, pH와 같은 바이오마커를 빛의 세기로 모니터링 할 수 있다. 연구팀은 제작된 유기-무기 통합 장치를 신축성 배터리 회로와 결합하여 땀 속에 존재하는 포도당을 모니터링함으로써 웨어러블 진단기기로서의 유용성을 검증했다. 또한, 바이오마커의 농도를 고가의 측정 장비 없이 μLED를 촬영한 근적외선 이미지만을 분석하여 정량적으로 분석하는 데 성공했다. 이번에 개발된 디바이스는 빛의 세기만으로 생화학 신호를 증폭하고 전송하는 새로운 방법을 제시하여, 웨어러블 초박막형 센서 기술의 발전에 기여할 수 있다. 또한, 단순한 회로 구조와 낮은 전력으로 작동하는 장점 덕분에 다양한 회로 응용 분야에서 활용 가능성을 제시한다. KIST 이원령 박사는 “새로운 무선 모니터링 시스템의 초박막형 생화학센서 디바이스 구현을 통해 환자들에게 디바이스의 착용 위화감이 없이 정밀한 건강 모니터링을 장기간 제공할 수 있고, 당뇨병 등 대사 질환 환자들의 삶의 질을 향상시키는데 기여할 수 있다.”라고 연구 의의를 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 유상임)의 지원을 받아 KIST 주요사업, 한국연구재단 나노소재기술개발사업 (2021M3H4A1A04092879), 바이오의료기술개발사업 (2022M3E5E9016506), STEAM연구사업 (RS-2023-00302145), 중견연구자지원사업 (2021R1A2B5B03001691), 정보통신기획평가원 전파산업핵심기술개발사업 (2022-0-00208)으로 수행됐다. 이번 연구 성과는 국제 학술지 「Nature Electronics」 (IF 33.4, JCR 분야 0.3%)에 최신 호에 게재됐다. * (논문명) An ultrathin organic-inorganic integrated device for optical biomarker monitoring [그림 1] 무선 광학 모니터링 시스템의 개략도 (가) 딱딱한 집적 회로 칩들과 PCB 기판이 필요한 기존의 무선 통신 시스템의 모식도. (나) 초박막 기판 위에 제작된 무선 광학 통신 시스템의 모식도. (다) 근적외선 μLED의 현미경 사진. (스케일바: 200 μm) (라) OECT 의 현미경 사진. (스케일바: 500 μm) (마) 압축된 상태의 통합 장치의 사진. (바) 통합 장치의 작동. μLED의 조도는 바이오마커의 농도에 따라 변함. [그림 2] 무선 광학 모니터링 시스템의 바이오마커 분석 (가) 팔 모형 위에 부착된 무선 광학 모니터링 시스템의 근적외선 사진. (스케일바: 1 cm) (나) 저농도의 바이오마커에서 작동하는 장치의 확대된 근적외선 사진. (스케일바: 500 μm) (다) 고농도의 바이오마커에서 작동하는 장치의 확대된 근적외선 사진. (스케일바: 500 μm) (라) 바이오마커의 농도에 따른 근적외선 이미지의 회색값. (마) 바이오마커의 농도에 따른 근적외선 이미지의 정규화된 반응. (바) 저농도와 고농도의 바이오마커 사이의 회색값과 반치폭의 비교. [그림 3] 웨어러블 땀 패치 (가) 웨어러블 패치의 개략도. (나) 피시험자의 팔에 붙어있는 웨어러블 패치의 사진. (스케일바: 3cm) (다) 식사 전후에 웨어러블 패치, 포도당 측정 키트, 상용 혈당 측정기로 측정한 포도당 농도의 비교. (N=5, 오차 막대는 표준 편차를 의미함)

나무와 풀로 만든 항공유, 항공 산업 탄소 감축 이끈다. - 식물 자원을 활용한 지속가능 항공유 개발 및 장시간 연속 운전 기술 확보 식물 원료 항공유의 상업화 연구를 통해 항공산업의 친환경 전환에 기여 2027년 항공 분야 온실가스 의무 감축 시행에 따라 항공업계에서는 폐식용유, 팜유 등으로부터 얻어지는 지속가능 항공유(SAF, Sustainable Aviation Fuel) 도입을 적극적으로 검토하고 있다. 그러나 기존 지속가능 항공유는 식량 자원으로부터 유래된 항공연료로, 석유 항공유의 일부 성분만 대체할 수 있어 이를 항공기에 실제 사용하기 위해서는 석유와 혼합해야 하는 한계가 있다. 또한, 원료 확보가 어려워 2023년 지속가능 항공유 생산량이 전체 항공유 생산량의 0.2%에 불과하다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 오상록) 청정에너지연구센터 하정명 박사, 유천재 박사 연구팀은 목재 등 식물 원료를 사용해 석유 항공유와 가장 유사한 성분을 지니는 차세대 지속가능 항공유를 개발했다고 밝혔다. 차세대 지속가능 항공유는 식물 원료를 포함한 다양한 원료와 기술로 생산되는 항공유로, 식량 자원 중심의 기존 지속가능 항공유의 한계를 극복하기 위한 대안으로 떠올라 활발히 연구되고 있다. 연구팀은 나무와 풀과 같은 비식용 식물 자원을 분해해 얻은 오일을 기반으로 탈산소 및 중합 반응을 통해 고에너지 성분이 포함된 지속가능 항공유를 생산하는 데 성공했다. 석유 항공유 성분 중 50%를 차지하는 파라핀만을 포함하는 기존 지속가능 항공유와는 달리 나프텐, 방향족 등의 대부분의 고에너지 성분이 포함돼 있는 것을 확인했다. 또한, 연구팀은 차세대 지속가능 항공유 생산공정을 100시간 이상 연속 운전을 통해 상업화로의 연계 가능성을 높였다. 이는 항공유에 필요한 높은 열량의 고에너지 연료 성분 생산 기술을 단순히 실험실에서 확인하는 것이 아니라 실제 산업 현장에서 대량 생산이 가능한 기술적 기반을 마련한 것이다. 이번 연구는 항공산업이 온실가스 감축 규제에 효과적으로 대응할 수 있는 가능성을 열었다. 특히, 넓은 경작지가 필요한 식용유 등 식량 자원 기반의 기존 지속가능 항공유와 달리 비식용 식물 원료 기반 항공유는 폐가구, 농업‧임업 폐기물 등에서 원료를 수월하게 확보할 수 있어 가격경쟁력까지 갖추게 될 전망이다. 연구팀은 비식용 식물 원료 항공유의 상업화를 위해 현재 확보된 연속 운전 기술을 파일럿 규모에서 실증하고 상용 공정을 위한 대규모 스케일업 연구를 지속할 예정이다. KIST 하정명 박사는 “지속가능 항공유는 일반 석유 항공유 대비 탄소배출량을 80%까지 줄일 수 있다”라며 “이번 기술은 나무나 풀 같은 비식량 자원도 항공유 생산에 활용할 수 있어 기존 식용 원료에 집중됐던 연료 자원의 활용 범위를 넓혔다. 향후 차세대 지속가능 항공유의 상용 공정 기술을 빠르게 확보해 글로벌 경쟁력을 선도하겠다”라고 말했다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 유상임)의 지원을 받아 KIST 주요사업 및 기후변화대응기술개발사업(NRF-2020M1A2A2079798), 환경부(장관 김완섭) 플라즈마 활용 폐유기물 고부가가치 기초원료화 사업(2022003650001)으로 수행됐다. 이번 연구 성과는 국제학술지 「Energy Conversion and Management」 (IF 9.8, JCR 분야 1.5%)에 게재됐다. * 논문명 : Production of high-carbon-number naphthenes for bio-aviation fuel [그림 1] 나무, 풀로부터 차세대 지속가능 바이오항공유 생산 기존의 지속가능 바이오항공유가 석유 항공유의 일부 성분만을 생산할 수 있는데 비해, 본 연구에서 생산되는 바이오항공유는 석유 항공유 전성분을 생산하는데 기여할 수 있다. [그림 2] 나무, 풀 등으로부터 생산된 바이오항공유 추출 과정 다양한 분해 반응으로 목재, 풀, 폐기물등으로부터 분해 오일을 얻고 이로부터 촉매 반응을 통해 항공유로 적합한 나프텐 등을 포함하는 차세대 지속가능 항공유를 생산함. 이는 파라핀을 포함하는 기존 지속가능 항공유와 혼합하면 석유 항공유를 완전히 대체할 수 있음. [그림 3] 나무, 풀 등으로부터 생산된 바이오항공유 반응 공정 운전후 회수된 바이오항공유

극한 환경의 유해 물질 감지하는 새로운 고분자 나노소재 개발 KIST-예일대 공동연구팀, 이온-전자 혼합 전도체 기반의 새로운 나노 소재 개발 고온다습 환경에서 활용 가능한 친환경 고내구성 센서로 다양한 응용 기대 고분자는 그 유연성과 경량성으로 인해 웨어러블 전자기기와 같은 분야에서 각광받아 왔으나, 낮은 전기적 전도성이 주요 단점으로 작용해왔다. 이에 따라 전도성을 향상시키기 위한 다양한 연구가 진행되어 왔지만, 여전히 유해한 용매를 사용해야 한다는 문제나, 극한 환경에서 성능 저하가 발생하는 등의 기술적 한계가 있었다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 오상록)은 KIST 전자재료연구센터 장지수 박사와 미국 예일대학교의 Mingjiang Zhong 교수팀과의 공동연구를 통해 이온-전자 혼합 전도체 기반 고분자 합성법을 개발했다고 발표했다. 이번 연구는 기존 고분자 전도체가 가진 한계를 극복하며, 차세대 고성능 화학 센서 개발에 기여할 수 있는 혁신적인 기술로 주목받고 있다. 연구팀은 이러한 문제를 해결하기 위해 이온성 작용기(pendant)그룹을 고분자 구조에 도입하여, 독성 용매가 아닌 친환경 용매에서도 쉽게 용해될 수 있는 공액 고분자를 합성했다. 특히 이 고분자는 친환경적인 공정에서 높은 가스 감지 성능을 나타내며, 고온다습한 환경에서도 안정적인 성능을 유지할 수 있는 특성을 가진다. 이러한 기술적 진보는 웨어러블 기기, 휴대용 전자기기, 나아가 극한 환경에서도 신뢰성 있게 작동할 수 있는 다양한 전자 장치에 적용될 가능성을 열었다. 이번 연구의 중심에는 친환경 용매(2-methylanisole)에서 용해 가능한 이온화 기반 공액 고분자 개발이 핵심이다. 기존 전도성 고분자는 주로 독성 용매를 사용해야 용해가 가능했으나, 이번에 개발된 고분자는 이온 종과 전자적 전하 운반체의 결합을 통해 전기적 전도성을 크게 향상시켰다. 연구팀은 고분자 내 음이온(TFSI-)과 양이온(IM+)을 도입해 전하 운반체의 밀도와 이동도를 증가시킴으로써, 전도성 및 안정성을 극대화했다. 연구진이 개발한 n타입 기반의 전도성 고분자인 ‘N-PBTBDTT’는 질소 이산화물(NO2)과 같은 유해 가스를 감지하는 데 있어서 매우 높은 민감도를 보였다. 질소 이산화물(NO2) 감지에 대한 민감도는 189%에 달하며, 매우 낮은 농도인 2 ppb에서도 높은 검출 능력을 발휘했다. 이는 기존 센서 기술을 뛰어넘는 수준의 성능이며, 이 고분자는 80%의 높은 습도와 200°C에 이르는 고온 환경에서도 뛰어난 내구성을 보였다. 이를 통해 다양한 극한 환경에서도 안정적인 가스 감지가 가능하다는 점에서 웨어러블 기기나 산업용 센서에 폭넓게 응용될 수 있을 것으로 기대된다. KIST 장지수 박사는 “이번 연구에서 개발된 센서는 단순한 화학 센서를 넘어 다양한 응용 분야에서 혁신적인 변화를 가져올 수 있다”고 설명했다. 제1저자로 참여한 이준우 교수와 신준철 박사는 “특히 화재 현장에서 유해 가스 감지가 필요한 소방관, 전시 상황에서 화학 무기 노출된 군인 등 극한 환경에서 활동하는 종사자들에게 생명을 지킬 수 있는 소재로 활용할 수 있다”고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 유상임)의 지원을 받아 KIST의 주요사업으로 수행되었으며, 연구 결과는 에너지 재료 분야의 권위지인 「Advanced Functional Materials」 (IF: 18.5, JCR 분야 상위 5% 이내)에 게재*됐다. * (논문명) Covalently Merging Ionic Liquids and Conjugated Polymers: A Molecular Design Strategy for Green Solvent-Processable Mixed Ion-Electron Conductors Toward High-Performing Chemical Sensors [그림 1] KIST 연구진이 개발한 극한 환경에서 안정적인 가스 감지 가능한 소재 활용 [그림 2] KIST 연구진이 개발한 극한 환경에서 질소 이산화물 (NO2)을 선택적으로 감지하는 센서 성능