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'박막'통합검색 결과 입니다. (5건)

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KIST 망막대체 투명전극 개발…"10년내 인공눈 나올수도"

사람의 눈은 물체에서 반사된 빛을 망막에서 전기신호로 변환, 뇌가 이를 인식하는 과정을 거쳐 사물을 보기 때문에 망막이 손상되면 사물을 볼 수 없다. 그런데 국내 연구진이 이를 인공적으로 대체할 신기술 개발의 첫발을 내디뎠다. 한국과학기술연구원(KIST)은 뇌융합연구단 성혜정 선임연구원과 임매순 책임연구원 연구팀이 빛 자극으로 발생한 신경신호를 기록할 수 있는 초박막 투명 신경전극을 개발했다고 30일 밝혔다. 연구팀은 망막 손상으로 시력을 잃은 환자들도 시각 정보를 처리하는 뇌의 시각중추는 정상이라는 점을 이 기술 개발의 핵심 근거로 제시했다. 이는 최근 시각복원 기술로 주목받는 광유전학 기술이지만, 여기엔 문제가 있다. 신경 신호를 측정할 때 기존 금속 전극은 빛 투과를 막거나, 통과시켜도 강한 전기 잡음이 발생하는 것. 연구팀은 이를 머리카락 두께의 15분의 1인 투명전극으로 해결했다. 기상 증착 공정(iCVD)으로 합성한 특수 고분자 코팅(pDMAMS) 위에 금 박막 10nm를 쌓아, 빛의 65% 이상을 통과시키면서도 전기 성능이 우수한 초박막 투명 전극을 개발했다. 고분자의 아민 작용기가 금 원자와 화학적으로 결합해 금이 뭉치지 않고 균일하게 펴지도록 유도하는 것이 핵심 원리다. 전극은 5μm 이하 두께로 뇌 표면에 밀착되며, 빛에 의한 전기 잡음을 기존 전극 대비 최대 74% 줄이고, 2만 번의 반복 변형 후에도 성능을 유지했다. 연구팀은 실명 마우스 뇌 표면에 이 전극을 올리고 파란빛 기반 광유전학 기술로 신경세포를 자극하자, 정상 시각 마우스의 뇌 신호와 78% 일치하는 인공시각 신경신호가 세계 최초로 생성됐다. 성혜정 선임연구원은 전화통화에서 "뇌의 시각 중추를 빛으로 자극해 '실제 보는 것'에 가까운 반응을 유도할 수 있음을 입증한 것"이라며 "빛 신호를 읽는 정도여서, 사람이 사물을 보는 것과 같은 수준은 결코 아니다"라고 설명했다. 상용화와 관련해서 성 선임은 "인공 눈이 5~10년이면 나올 것으로 예상은 하지만, 장담할 수는 없지 않느냐"며 "대면적 제작이 가능하고, 특허를 출원중이다. 손잡고 연구를 함께할 수요기업을 희망한다"고 덧붙였다. 성 선임은 또 "같은 원리를 청각·촉각 담당 뇌 부위에 적용하면 청각 장애 치료와 촉각 복원 기술로 확장될 수 있다"며 "뇌 신호를 읽고 자극을 스스로 조절하는 뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI)의 핵심 부품으로도 활용이 기대된다"고 부연설명했다. 연구 성과는 재료과학 분야 국제 학술지 '어드밴스트 펑셔널 머티어리얼스'(IF 19.0, JCR 상위 4.5%) 최신 호에 표지 논문으로 게재됐다.

2026.06.30 12:00박희범 기자

차세대 유기태양전지 효율 19.67%로 세계최고 근접…"상용화 추진"

세계 최고 수준에 근접한 광전변환효율을 내는 유기태양전지가 상용화 수준으로 개발됐다. 양창덕 UNIST 에너지화학공학과 교수 연구팀은 고두현 성균관대학교 교수팀과 친환경 공정으로 19.67%의 광전변환효율을 기록한 유기태양전지를 개발했다고 21일 밝혔다. 양 교수는 지난해 6월 10.81% 광전변환효율을 갖는 반투명 유기태양전지를 공개해 관심을 끌었었다. 양창덕 교수는 지디넷코리아와의 전화통화에서 "효율면에서 이제 세계 최고 수준에 도달했다. 현재 상용화를 추진 중이다"라고 말했다. 양 교수는 "통상 효율 19%이상이면 상용화가 가능한데, 현재 비용 문제가 걸려있다"며 "실리콘처럼 저렴하게 활용하기는 어렵지만, 고가 사양 중심으로 상용화가 가능할 것으로보고, 이를 추진 중"이라고 덧붙였다. 유기태양전지는 원료를 용매에 녹인 뒤 이를 기판에 코팅하는 차세대 태양전지다. 가볍고 휘어지는 특성이 있다. 넓은 면적으로도 만들 수 있어 건물 외벽이나 창문, 웨어러블 기기 등에 적용 가능하다. 연구팀은 유기태양전지 원료 분자의 곁가지 구조를 새롭게 설계한 비풀러렌 수용체(YBOV)로 분자간 상호작용 유도와 강한 사전응집 특성을 구현했다. YBOV는 용매에 녹은 상태에서 분자끼리 뭉치게 되는데, 이 뭉침이 박막이 만들어지는 과정에서 결정 성장의 씨앗처럼 작용해 광활성층 박막의 분자 배열을 보다 질서 있게 만들어주고 전지 성능이 개선된다. 실제 YBOV 분자로 제조한 유기태양전지는 독성 염소 용매가 아닌, 친환경 오쏘자일렌 용매에 분자를 녹여 제조했을 때도 최대 19.67%의 높은 광전변환 효율을 기록했다는 것이 연구팀 설명이다. 양창덕 교슈는 “분자 구조 자체뿐 아니라, 용액 상태에서의 집합 거동까지 고려한 새로운 설계 전략을 제시한 것”이라며 “친환경 공정과 결합해 고효율 전지를 만든 만큼 차세대 유기태양전지 상용화 추진도 가능할 것”으로 기대했다. 연구에는 UNIST 정석환, 원동후, 쑨 저(Sun Zhe) 연구원이 공동 제1저자로 참여했다. 연구결과는 에너지 소재 분야 국제학술지 '어드밴스드 에너지 머터리얼즈'에 게재됐다.

2026.05.21 08:54박희범 기자

전자파·중성자 동시에 막는 '3D프린팅 필름' 세계 첫 공개

전자파와 중성자를 동시에 차단 가능한 3D프린팅 초박막 필름이 개발됐다. 한국과학기술연구원(KIST)은 주용호 극한환경차폐소재연구센터 책임연구원이 고무처럼 늘어나고 3D 프린팅까지 가능한 혁신적인 복합 차폐 소재를 세계 최초로 개발했다고 19일 밝혔다. 연구 성과는 국제 학술지 '어드밴스드 머티리얼즈'( (IF 27.4)에 게재됐다. 이 복합소재는 두 종류의 나노튜브를 결합했다. 전기가 잘 통하는 탄소나노튜브(CNT)는 전자파를 흡수하고 반사하는 역할을, 붕소 성분이 풍부한 질화붕소나노튜브(BNNT)는 중성자를 효과적으로 포획하는 역할을 맡는다. CNT는 탄소 원자로 이루어진 직경1~2nm(나노미터, 10억 분의1미터)의 원통형 소재로 본래 전기가 매우 잘 통해 전자파 차폐에 많이 활용된다. 또 BNNT는 붕소와 질소 원자로 이루어진 나노튜브다. 붕소가 중성자를 흡수하는 성질이 있어 방사선 차폐에 활용된다. 연구팀은 "두 소재가 서로를 감싸는 '껍질 구조'를 자연스럽게 형성하면서, 단 하나의 필름으로 두 가지 위험 요소를 동시에 차단할 수 있게 됐다"고 설명했다. 실험 결과 이 소재는 머리카락보다 얇은 두께에서도 전자파의 99.999%를 차단하고, 중성자의 약 72%를 줄이는 성능을 구현했다. 기술적 완성도는 원래 길이의 2배 이상 늘어나도 성능이 유지됐다. 또 3D 프린터로 벌집 구조 등 다양한 형태로 제작 가능하다. 벌집 구조로 제작하면, 같은 두께의 평면 소재보다 차폐 성능이 최대 15%까지 향상되는 것으로 확인됐다. 또한 영하 196도의 극저온부터 250도의 고온까지 견디는 내구성도 확보했다. 주용호 책임연구원츤 "인공위성·우주정거장·원자력 시설·암 치료 장비·웨어러블 방호 장비 등 다양한 분야에서 설계 단순화와 경량화를 동시에 실현할 수 있을 것"이라고 말했다. 주 책임은 또 "향후 구조 설계 최적화를 통해 성능을 더 높이고, 실제 산업 현장 적용을 본격적으로 추진할 계획”이라고 밝혔다.

2026.04.19 12:00박희범 기자

LG화학, 상하이서 초박막 단일소재 필름 공개

LG화학이 지속가능한 패키징 솔루션을 선보이며 글로벌 고객 사로잡기에 나선다. LG화학은 11월 25일부터 3일간 중국 상하이 신국제엑스포센터(SNIEC)에서 열리는 중국 상하이 국제 포장 전시회(SWOP 2025)'에 참가한다고 밝혔다. SWOP는 아시아 최대 규모의 패키징 전문 박람회로 다양한 산업 분야의 맞춤형 포장 솔루션과 혁신 기술 트렌드를 선보이는 자리다. 올해는 친환경 전환과 스마트 패키징을 주제로 약 6백여 개 참가 기업과 7만명 이상의 관람객 방문이 예상된다. 이번 전시에서 LG화학은 '소재로 만드는 순환'을 주제로 재활용이 용이한 친환경 패키징 솔루션, 고기능성 필름용 소재 등 다양한 혁신 제품과 기술을 선보이며 고객 유치에 나선다. 특히, 단일소재로는 세계 최고 수준 얇은 두께를 구현한 초박막 포장 필름 소재인 유니커블 기술을 집중 조명한다. LG화학 유니커블은 기존의 복합재질 포장 필름과 동등한 수준의 물성을 유지하면서도 단일 폴리에틸렌(PE) 소재로 재활용률을 높여, 지속가능성과 고기능성을 동시에 만족시키는 차세대 혁신 소재다. 현재 페트(PET), 나일론(PA) 등이 혼합된 대부분의 포장 필름은 재활용이 어려운 '복합재질 플라스틱(OTHER)'으로 분류되는 반면에 단일소재는 재활용이 용이하지만 복합재질과 동등한 물성을 구현하기 위해 포장 필름이 두꺼워지는 경향이 있다. LG화학 유니커블은 소재의 두께를 줄여 경량화하는 다운게이징 기술을 활용해 세계 최고 수준의 얇은 포장 필름을 단일소재로 구현한 것이 특징이다. 이를 통해, 포장재 업계의 친환경 니즈와 재활용 트렌드를 공략해 나갈 계획이다. LG화학은 지난해 글로벌 필름 가공 장비 선도기업인 독일의 라이펜호이저와 협력을 통해 18μm(마이크로미터) 두께의 유니커블 고분자 필름(MDO-PE)을 세계 최초로 상업 생산했으며, 올해는 이를 세계 최고 수준인 14μm 초박막 필름으로 가공하는데 성공했다. 이는 단일소재로 포장 필름의 파손 없이 장기간 생산이 가능한 소재 기술력과 가공 안정성을 입증한 사례로 현재 시중의 단일소재 포장 필름(25μm 기준) 보다 더 얇게 가공해 플라스틱 사용량을 약 44% 저감할 수 있다. LG화학의 유니커블은 최근 식품, 펫푸드, 세제, 마스크팩 파우치 등 포장 필름 소재 분야의 적용 범위를 지속 확대해 나가고 있다. LG화학은 전시부스 내 영상을 통해 초박막 포장 필름의 실제 생산 과정과 소재 안정성을 시현할 계획이다. 또, 다양한 패키징 분야에 적용이 가능한 고기능성 소재와 단일소재 솔루션을 함께 선보이며, 글로벌 고객과 협력 기회를 확대한다는 전략이다. LG화학 NCC/PO 사업부장 이충훈 상무는 “이번 전시회를 통해 차세대 포장 필름 분야의 혁신 기술과 친환경성을 선도하고 글로벌 시장에서 새로운 고객가치를 창출하는 파트너십을 강화해 나갈 것”이라고 말했다.

2025.11.24 10:45류은주 기자

GIST-미네소타대학 "빛과 전자는 형제지간…서로 에너지 주고 받아"

빛과 전자의 상호작용 정도를 제어할 수 있는 길이 열렸다. 광주과학기술원(GIST, 총장 임기철)은 물리·광과학과 이종석 교수 연구팀이 미국 미네소타대학교와 공동으로 루테늄 산화물(RuO2) 박막에서 피코초(10의 -12승초) 단위의 초고속 '빛-전자 상호작용 이방성'을 세계 최초로 관측하고, 원자층 두께 조절을 통해 그 세기를 정밀하게 제어할 수 있음을 입증했다고 8일 밝혔다. 이방성은 물질의 특성이 방향에 따라 변하는 것을 의미한다. 이번 연구에서 GIST는 이종석 교수 주도로 최인혁 박사가 초고속 광학 실험을 수행했다. 미네소타대학교에서는 화학공학·재료과학과 버라트 잘란(Bharat Jalan) 교수 연구팀이 루테늄 산화물 박막 성장을, 전기전자공학과 토니 로우(Tony Low) 교수 연구팀이 전자구조 이론 해석을 담당했다. 연구팀은 "이 원리를 적용하면 향후 차세대 대면적 광전자 소자 개발에 필요한 핵심 기술로 활용 가능할 것"으로 전망했다. 이번 연구에 활용한 루테늄 산화물은 금속성이다. 우수한 전기 전도성과 화학적 안정성을 지녔다. 전자 및 이온 이동이 용이해 전극 재료, 촉매, 센서, 투명전극 등 다양한 분야에서 활용된다. 고체 내 빛과 전자의 상호작용을 이용하는 광전자 소자는 빛으로 전기 신호를 만들거나 전기로 빛을 내는 장치다. 초고속 광통신, 광이미징 등 전기 신호 전달 분야의 다양한 기술에 필수적인 요소다. 특히, 빛의 편광 방향에 따라 전자 신호를 제어할 수 있는 '광전자 이방성'은 차세대 광통신, 이미징, 스핀트로닉스 기술의 핵심 요소로 주목받고 있다. 연구팀은 분자빔 에피택시(MBE) 기술을 이용해, 타이타늄 산화물 기판 위에 원자층 단위로 성장시킨 루테늄 산화물 박막에서 반데르발스 물질 수준의 빛-전자 상호작용 이방성이 존재한다는 것을 다양한 광학 측정을 통해 확인했다. 연구팀은 X선 흡수 분광법과 타원 편광 분석법 등으로 물질의 정적 이방성을 분석한 데 이어, 펨토초 레이저 기반의 펌프-프루브 기술을 통해 편광 방향에 따라 광여기된 전자들의 거동이 피코초(10의-12승초) 시간 단위에서 크게 달라진다는 사실을 관측했다. 이종석 물리광과학과 교수는 "이는 루테늄 산화물 박막이 초고속 광전자 소자에 활용될 수 있음을 보여주는 중요한 단서"라고 설명했다. 연구팀은 또 박막 두께를 원자 단위로 정밀하게 조절해 기판 응력(strain)을 완화하면, 빛-전자 상호작용 이방성 강도도 함께 조절할 수 있음을 확인했다. 이종석 교수는 “최근 스핀트로닉스 분야에서 주목받는 루테늄 산화물에서 응력을 활용해 전자구조를 제어할 수 있음을 실험적으로 확인했다”며, “광전자 소자는 물론 차세대 스핀소자 개발에도 중요한 단초가 될 것”이라고 밝혔다. 연구는 한국연구재단 한계도전 R&D 프로젝트와 중견연구자지원사업, 미국 에너지부(DOE) 및 국립과학재단(NSF)의 지원을 받았다. 연구결과는 국제학술지 '사이언스 어드밴시스(Science Advances)'에 지난 6월 27일 온라인으로 게재됐다.

2025.07.08 14:38박희범 기자

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