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한국환경산업기술원 환경표지 대상품목 발굴 및 인증기준 개발 업무에 참여할 퇴직과학기술인을 아래와 같이 모집하오니 신청하여 주시기 바랍니다.

가. 사업개요
 ㅇ 퇴직한 고경력 과학기술인들의 연구경험과 전문지식을 활용하여 환경표지 인증기준 개발 등 업무와  관련한 정보를 수집 

나. 모집분야 및 인원


다. 신청자격
 ㅇ 경력사항 : 시험분석 또는 제품 품질 기준 업무 관련 출연기관 등에서 10년 이상 근무 후 퇴직한 자
   - 시험분석 전문가 : 화학융합시험연구원, 건설생활환경연구원 등 시험분석기관
   - 품질기준 전문가 : 조달청, 기술표준원 등 관련기관 

라. 수당
 ㅇ 보고서 1편(30페이지 분량)당 원고료 60만원 이내
   - A4 1매당 2만원의 원고료 지급
      ※ 보고서 검토 후 보완·반려사항 발생할 수 있음 

마. 신청방법
 ㅇ 접수기간 : 2012. 4. 2(월) ~ 4. 16(월) (2주간)
 ㅇ 제출서류 : 이력서, 연구실적, 자기소개서
 ㅇ 제출방법 : E-mail, 우편 또는 방문접수(우편접수는 마감일 도착분에 한함) 

바. 접수 및 문의처
 ㅇ 한국환경산업기술원 환경표준관리실
   - 주소 : (122-824) 서울시 은평구 통일로 684(녹번동 5번지) 
                한국환경산업기술원 분관 1동 432호 환경표준관리실 담당자 앞
   - 전화 : 02-380-0420
   - 팩스 : 02-380-0430
   - E-mail 접수 : kjung225@keiti.re.kr 

사. 기타사항
 ㅇ 제출된 자료는 심사자료로만 활용되며 일체 반환되지 않음
 ㅇ 각종 증빙서류나 제출자료가 허위 시 합격이 취소될 수 있음 



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교육과학기술부와 한국연구재단은 '이달의 과학기술자상' 4월 수상자로 노철언 인하대 교수를 선정했습니다.

노철언 교수는 다양한 대기 환경에서 미세입자의 물리화학적 특성을 규명하고 기존의 측정 분석 방법의 한계를 뛰어 넘는 획기적인 대기입자 측정 분석법을 세계 최초로 개발했습니다.

지구 기후 변화와 인체 건강에 영향을 미치는 대기입자의 물리화학적 특성 규명은 대기환경 및 환경역학 분야에 매우 중요한 사안으로 대두되고 있습니다.

대기입자는 대기 중에서 각각의 입자가 독립적으로 행동하기 때문에 단일입자의 특성을 파악할 수 있는 단일입자 분석(Single particle analysis) 기술이 필요합니다.

노철언 교수는 마이크로미터 크기의 대기 미세입자를 정량적으로 분석할 수 있는 획기적인 단일입자 분석 기술을 개발하고, 이를 실제 대기입자 분석에 응용하여 도시, 해양, 황사 등 다양한 환경의 대기입자 특성을 명확히 파악했습니다.

이에 대한 연구 성과로 지난해 국가연구개발 우수성과 100선과 차세대 핵심환경기술개발사업 우수논문으로 채택되었습니다.

또 2010년에는 환경부장관 표창, 한국대기환경학회 학술상, AWMA학회의 Outstanding Author Award를 수상하기도 했습니다.

이 밖에 2011 Japan Society for Atmospheric Environment, 2010 Pacifichem, 2008 American Geophysical Union 등 다수의 국제 학회에서 초청받아 국내외 연구자들의 주목을 받고 있기도 합니다.

노철언 교수는 지난 15년간 대기 미세입자 분석 기술을 개발하고 응용한 결과를 대기 환경 및 분석분야에서 세계적으로 유명한 Analytical Chemistry, Environmental Science and Technology, Atmospheric Environment, Atmospheric Chemistry and Physics, Journal of Geophysical Research 등 SCI 저널에 70여편의 논문을 게재한 바 있습니다.

현재까지 발표한 논문들의 피인용 횟수는 983회이며, 국제학회 85회(초청 강연 8회 포함), 국내학회 127회에 걸쳐 관련 사항을 발표했습니다.

한편 노철언 교수는 2011년 인하대학교 Inha Fellow Professor, 2010년 Asian Journal of Atmospheric Environment 편집장, 2010년 X-Ray Spectrometry 편집위원으로 선정됐고, 올해는 한국대기환경학회와 한국환경분석학회 부회장으로 선임되었습니다.

<노철언 교수> 

▶소속 : 인하대학교 화학과

● 학    력

▶1977 ∼ 1981       서울대학교 학사 (화학 전공)
▶1981 ∼ 1983       한국과학기술원 석사 (물리화학 전공)
▶1986 ∼ 1991       Univ. of North Carolina at Chapel Hill 박사 (분석화학 전공)

● 경    력

▶2011 ∼ 현재
▶2004 ∼ 2011
▶1993 ∼ 2004
▶2010 ∼ 현재
▶2010 ∼ 현재
▶2012 ∼ 현재
▶2008 ∼ 현재
인하대학교 화학과 (Inha Fellow Professor)
인하대학교 화학과 (교수)
한림대학교 화학과 (교수)
Asian Journal of Atmospheric Environment (편집장)
X-Ray Spectrometry (편집위원)
한국대기환경학회 (부회장)
한국환경분석학회 (부회장)


● 주요업적 : 대기 미세입자의 측정 분석 기술 개발 및 응용
□ 대기 미세입자의 특성을 명확히 규명할 수 있는 새로운 단일입자 분석 기술을 개발하고 다양한 대기 환경에서의 대기 입자의 물리화학적 특성을 규명
□ 대기입자 특성 분석 분야에서 세계적인 선도 연구를 수행해 왔으며, 대기입자 특성을 명확히 규명함으로써 지구 기후 변화 및 인체 건강에 미치는 영향을 파악하는데 크게 기여


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연구개발특구지원본부는 올해부터 상용화를 추진 중인 특구 기술의 시제품제작과 형상화를 통해 기술개발의 완성도를 높이고와 시장진입을 지원하기 위해 융합기술연구생산센터 인프라를 활용한 시제품제작 지원사업을 시행합니다.

시제품제작 지원사업은 총 3개 분야로 ▲시제품제작 지원(목업, 시금형, 시사출 등) ▲SMT(표면실장기술, Surface Mounting Technology) 공정 지원 ▲아이디어, 기술 형상화 지원으로 구성됩니다.

지원대상은 특구 내 기업, 특구기술을 활용하여 사업화를 추진하는 기업, 아이디어 기술의 실증화 및 상용화 또는 창업을 추진하는 연구원, 특구본부 아이디어 기술창업 지원사업 선정 예비창업자 등입니다.

이번 시제품제작 지원은 오는 13일까지 접수받으며, 지원대상으로 선정될 경우 최고 5000만 원의 시제품제작 비용을 지원받을 수 있습니다.

융합기술연구생산센터는 연구-생산 연계지원을 통하여 연구성과물의 부가가치를 극대화하고, 기술 융복합과 선도기업육성 등 특구의 기술사업화 인프라 확충을 위해 구축된 시제품제작 특화센터입니다.

이곳에는 초기 설계 단계부터 금형, 사출, 목업까지 시제품 제작을 위한 고속가공기, 쾌속조형 시스템 등 13종의 시설이 구축되어 있고, 'PCB 설계→Simulation→제작→SMT 조립→시험'까지 신속한 공정을 제공하기 위한 고속-이형 Chip Mounter, Reflow 등 18종의 SMT 공정 시설이 갖춰져 있습니다.

관련 사항은 대덕연구개발특구 포털(http://dd.innopolis.or.kr), 대덕테크인사이트(http://dit.or.kr/2012program)에서 확인할 수 있습니다. (대덕기술사업화센터 기술벤처팀 042-865-8885)

 

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KAIST 산업디자인학과 정인모 학생이  세운 벤처회사 '아이엠컴퍼니'가  전국 초·중·고교를 대상으로 무료 앱 '아이엠스쿨'을 보급합니다.


이 앱을 통해 학부모는 자녀가 다니는 학교의 각종 정보를 스마트폰을 통해 언제든지 확인이 가능합니다.


또 알람기능을 설정하면 학교의 긴급 알림을 받을 수도 있으며, 학교측 입장에선 우편으로 보내던 가정통신문을 대체할 수 있습니다.


■ 정인모 학생은 전국 학교를 대상으로 한 무료 앱을 개발해 지난해 7월 KAIST 경영과학과가 창업패키지 수업의 일환으로 개최한 창업경진대회에서 최우수상을 차지했습니다.


정인모 학생은 이 아이디어로 지난해 대전시가 주관한 '대학창업 300 프로젝트'에 선정되어 지원받은 1300만 원으로  앱 기술을 지속적으로 업데이트했고, 최근에는 '아이엠컴퍼니'라는 벤처회사도 설립했습니다.
 
'아이엠컴퍼니'는 창업과 동시에 지난달부터 곧바로 전국 초등학교를 대상으로 '아이엠초등학교'라는 앱을 출시했고,  이어 중고등학교를 대상으로 하는 앱으로 확대시켰습니다.


'아이엠스쿨'은  홈페이지(www.iamschool.net)를 방문해 사용신청서를 작성하면 1주일 이내에 사용이 가능합니다.


학교에서는 단지 신청만 하면 되고, 학부모와 학생들은 이를 다운받아 학급별 알림장부터 각종 공지사항은 물론 가정통신문에 이르기까지 다양한 정보를 스마트폰을 통해 빠르고 편리하게 확인할 수 있습니다.


특히 무료 푸쉬 알림기능이 있어 선생님이 알림장에 글이나 가정통신문을 업로드하면 1분 이내에 스마트폰에 푸쉬 알람이 작동해 바로 확인할 수 있습니다.


<아이엠스쿨 특징>

◎ 어플의 홈페이지와의 연동은 학교 측이 원하는 게시판을 선정해 최대 1주일 안에 연동되고, 홈페이지 상에서 공개되어 있는 게시판만을 연동해 보안상의 문제를 해결했다.
이와 같은 홈페이지 연동을 통해 선생님들의 추가작업을 없앴으며 기존의 홈페이지를 이용하면 자동으로 앱의 데이터가 업로드 된다.

◎ 학교 측에서 사용에 필요한 학부모, 학생용 가정통신문, 안내문 등 모든자료를 제공해 학교 측에서 사용에 따르는 부담을 최소화 했으며 지속적인 업데이트를 통해 더욱 사용하기 편한 앱으로 만들어갈 예정이다.

◎ 지역정보에는 아이엠컴퍼니에서 학부모나 학생이 유용하게 사용할 수 있는 지역 기반 정보들을 수집해 표시하며 이는 학교 앱의 접근성과 사용성을 높일 수 있을 것으로 기대된다.

◎ 인터넷을 통한 무료 알림장 알람은 장기적으로 현재 학교에서 통신사를 이용한 유료문자 사용으로 인해 발생하는 지출을 줄일 것으로 기대되며 인터넷을 통해 즉시 통보되기 때문에 학부모들에게 긴급알림을 보낼때도 유용하다.

◎ 아이폰(iOS)용 앱의 사용은 애플사의 심사기준에 따라, 적당한 양의 데이터가 누적돼 사용이 활성화 된 학교를 대상으로 사용할 수 있도록 제공하며 애플 본사의 상황에 따라 1달의 심사기간이 소요될 수 있다.

 

 

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현재 전 세계적으로 무기물 압전 반도체 물질 기반 압전 에너지 발전소자가 활발히 연구되고 있지만, 물질 내부에 존재하는 자유전자로 인해 압전 효율이 높지 못한 상황입니다.

에너지 효율을 기존보다 36배 가량 획기적으로 높인 압전 에너지 발전소자가 국내 연구진에 의해 구현됐습니다.

■ 성균관대 김상우 교수팀은 '유-무기물 하이브리드 구조'를 이용해 효율이 높은 압전 에너지 발전소자를 만드는데 성공하고, 구동 메커니즘을 규명했습니다.

김 교수팀은 무기물 압전 반도체 내부에 존재하는 자유전자를 효과적으로 제거하여 고효율의 압전 에너지 발전소자를 구현하고자, n형의 무기물 압전 반도체 물질(산화아연, ZnO)과 p형의 폴리머 물질(P3HT)을 나노구조로 제어·접합시켜, P3HT 내부에 존재하는 정공과 산화아연 내부에 존재하는 자유전자와의 결합을 유도하여 압전 효율을 크게 증가시켰습니다.

유·무기물 하이브리드 구조를 이용한 압전 에너지 발전소자는 무기물 압전 반도체만을 이용한 압전 에너지 발전소자보다 에너지 변환효율이 36배 이상 대폭 증가되었습니다.

이 결과를 바탕으로 연구팀은 배터리와 같이 외부의 전력공급원 없이 유·무기물 하이브리드 구조를 이용한 압전 에너지 발전소자만으로 적색, 녹색, 청색 LED를 구현하는데 성공하여 차세대 에너지 기술 분야에서 획기적인 발전을 이룬 것으로 평가받고 있습니다.

이번 연구는 성균관대 김상우 교수가 주도하고, 이근영 박사과정생(제1저자), 최덕현 경희대 교수(공동교신저자), 종린 왕 조지아텍 교수 등이 참여했습니다.

연구결과는 나노과학 분야의 권위 있는 학술지인 'Nano Letters'지 온라인 속보(3월 16일자)에 게재되었습니다. 
(논문명: P-Type Polymer-Hybridized High-Performance Piezoelectric Nanogenerators)

(왼쪽부터 시계방향으로) 성균관대 김상우 교수, 이주혁, 승완철, 김성균, 김도환 석사과정생, 이근영 박사과정생


 

 용  어  설  명

압전(壓電)에너지 발전소자 :
초음파, 미세진동, 혈류, 바람, 조류, 신체 움직임 등 주변 환경에 존재하는 기계적 에너지를 압전효과를 이용해 전기에너지로 변환시키는 소자.
초음파, 미세진동, 혈류, 바람, 조류, 신체 움직임 등 주변 환경에 존재하는 기계적 에너지를 압전효과를 이용하여 전기에너지로 변환하여주는 소자로서, 최근에는 압전소재의 나노화를 통하여 압전 효율을 대폭으로 향상시킬 수 있고 파괴 없이 큰 변형이 가능하여 기계적으로 매우 안정한 소자 제작이 가능하여 고효율의 에너지 발전소자를 구현할 수 있음.
자연 에너지만으로 전력을 발생할 수 있어서 차세대 그린 에너지장치로 활용이 가능함.
예로 신발 속에 초소형 압전 에너지 발전소자를 내장할 경우, 걷거나 뛸 때 생기는 운동에너지를 전기에너지로 바꿀 수 있음.
또한 신체 내 혈류의 흐름에 의한 기계적 에너지를 전기에너지로 변환이 가능하여 심박동 센서 등의 바이오메디컬 장비로도 응용이 가능함

n형 무기물 압전 반도체 :
전기 전도현상을 지배하는 주된 운반체가 정공(hole)이 아니라 전자(electron)인 무기물 압전 반도체

압전효과 (Piezoelectric Effect) :
○ 원자가 규칙적으로 정렬되어 있는 결정에 일정한 방향으로 압력을 가했을 때, 전기적 분극 현상이 유기되는 전기 유전적 특성. 즉 압전체를 매개로 기계적 에너지와 전기적 에너지가 상호 변환하는 작용으로 압력이나 진동을 가하면 전기가 발생하고 전기를 흘려주면 진동이 발생하는 효과임

산화아연 (ZnO) :
아연산화물 형태로서 반도체 특성을 나타내며 자외선 영역의 고유한 발광을 할 수 있으며, 전기적 특성 제어를 통해 디스플레이 소자 및 태양전지의 투명전극 물질로 사용되고 있음. 또한 강한 압전 효과를 나타내어 최근 압전 에너지 발전소자 구현을 위한 압전 물질로서의 응용에 관한 연구가 활발히 진행되고 있음

P3HT(poly-3-hexylthiophene) :
전도성 폴리머로 p-type 반도체 특성을 나타냄. 결정성이 높은 고분자로서 주로 유기물 태양전지 활성층의 donor 재료 및 광흡수 물질로서 널리 사용되고 있음

나노 레터스(Nano Letters)誌
세계적 권위의 나노분야 대표과학전문지 (인용지수 impact factor 12.186)


 

<연 구 개 요>


압전 에너지 발전소자는 기존의 태양전지, 풍력, 연료전지등과 같은 친환경 에너지와 달리 주변에 존재하는 미세진동이나 인간의 움직임과 같은 소모성의 기계적 에너지를 전기에너지로 무한히 추출할 수 있는 새로운 개념의 친환경에너지 발전소자로서 자연계에 존재하는 미소에너지원을 활용할 수 있는 장점이 있다. 

전 세계적으로 압전 에너지 발전소자의 출력 향상을 통해 차세대 에너지원으로서의 응용을 위한 실용화 연구가 활발히 진행되고 있지만, 여전히 낮은 출력을 나타내고 있다. 그 중 무기물 압전 반도체를 기반으로 한 압전 에너지 발전소자의 경우, 무기물 압전 반도체 내부에 존재하는 자유전자가 기계적 응력에 의해 발생되는 압전 포텐셜을 감소시켜 압전 효율이 감소하는 것으로 알려져 있다. 

이번 연구는 무기물 압전 반도체 내부에 존재하는 자유전자를 효과적으로 제거하여 고효율의 압전 에너지 발전소자를 구현하기 위한 효과적인 방법으로, n형의 무기물 압전 반도체 물질인 산화아연(ZnO)과 p형의 P3HT(Poly(3-hexylthiophene))를 나노구조로 제어·접합시켜, P3HT 내부에 존재하는 정공과 산화아연 내부에 존재하는 자유전자를 결합시켜 제거하고, 추가적으로 압전 포텐셜에 의한 유·무기물 계면에서 페르미준위(Fermi Level)의 변화를 유도하여 압전 효율을 크게 증가시켰다.
뿐만 아니라 출력향상을 위해 전도성 폴리머인 PCBM(phenyl-C61-butyric acid methyl ester)과 P3HT를 섞어 압전 포텐셜에 의해 추가적인 전하가 공급될 수 있도록 소자를 설계하여 압전 출력을 대폭 향상시켰다.
유·무기물 하이브리드 구조를 이용한 압전 에너지 발전소자는 기존 무기물 압전 반도체만을 이용한 압전 에너지 발전소자와 비교하여 0.068%의 기계적 응력 하에서 압전 전압 및 전류밀도가 각각 18배(1.45V), 3배(6.05μA/cm2)로 증가하였고, 에너지 변환효율이 0.5%에서 18%로 36배(0.88W/cm3) 이상 대폭 증가되었다.
이러한 결과를 바탕으로 연구팀은 배터리와 같은 외부의 전력공급원 없이 유·무기물 하이브리드 구조를 이용한 압전 에너지 발전소자만으로 적색, 녹색, 청색 발광다이오드(LED)를 구동시킴으로써 차세대 에너지 기술 분야에서 획기적인 결과를 거둔 것으로 평가받고 있다.


그림 1. n형 무기물 압전 반도체인 산화아연(ZnO) 기반 압전 에너지 발전소자의 구조(a) 및 에너지 발전 메커니즘(b), 측정된 압전 전압(c), 전류밀도(d)

 

그림 2. n형 무기물 압전 반도체인 산화아연(ZnO)과 P형 P3HT 기반 유·무기물 하이브리드 구조의 압전 에너지 발전소자의 구조(a) 및 에너지 발전 메커니즘(b), 측정된 압전 전압(c), 전류밀도(d)

 

그림 3. n형 산화아연과 P3HT:PCBM 기반 유·무기물 하이브리드 구조의 압전 에너지 발전소자의 구조 및 에너지 발전 메커니즘(a), 측정된 압전 전압(b), 전류밀도(c)

 

그림 4. 유·무기물 하이브리드 구조 기반 압전 에너지 발전소자의 직·병렬 연결에 통한 측정 전압(a), 전류밀도(b) 및 LED 적색, 녹색, 청색 발광다이오드(LED) 구동


<김상우 교수>

1. 인적사항

○ 성      명 : 김상우 (金湘祐, 40세)
○ 소      속 : 성균관대학교 신소재공학부, 성균나노과학기술원

2. 학력사항
○ 1998년 : 성균관대학교 금속공학과 (학사)
○ 2000년 : 광주과학기술원 신소재공학과 (석사)
○ 2004년 : Kyoto University 전자공학과 (박사)

3. 경력사항
○ 2004년 ~ 2005년 : University of Cambridge, Research Associate 
○ 2005년 ~ 2009년 : 금오공과대학교 전임강사, 조교수
○ 2009년 ~ 현  재 : 성균관대학교 신소재공학부 조교수, 부교수

4. 주요연구업적
○ "Large-Scale Synthesis of High-Quality Hexagonal Boron Nitiride Nanosheets for Large-Area Graphene Electronics", K. H. Lee, H. J. Shin, J. Y. Lee, I. Y. Lee, G. H. Kim, J. Y. Choi, and S.-W. Kim, Nano Lett., 12, 714 (2012)
○ "Controlled Growth of Semiconducting Nanowire, Nanowall, and Hybrid Nanostructures on Graphene for Piezoelectric Nanogenerators", B. Kumar, K. Y. Lee, H.-K. Park, S. J. Chae, Y. H. Lee, and S.-W. Kim, ACS Nano, 5, 4197 (2011)
○  "Sound-Driven Piezoelectric Nanowire-Based Nanogenerators", S. N. Cha, J.-S. Seo, Seong Min Kim, H. J. Kim, Y. J. Park, J. M. Kim, and S.-W. Kim, Adv. Mater., 22, 4726 (2010)
○  "Fully Rollable Transparent Nanogenerators Based on Graphene Electrodes", D. Choi, M.-Y. Choi, W. M. Choi, H.-J. Shin, J.-S. Seo, J. Park, S.-M. Yoon, S. J. Chae, Y. H. Lee, S.-W. Kim, J.-Y. Choi, S. Y. Lee, and J. M. Kim, Adv. Mater., 22, 2187 (2010)
○ "Mechanically Powered Transparent Flexible Charge-Generating Nanodevices with Piezoelectric ZnO Nanorods", M.-Y. Choi, D. Choi, M.-J. Jin, I. Kim, S.-H. Kim, J.-Y. Choi, S. Y. Lee, J. M. Kim, and S.-W. Kim, Adv. Mater., 21, 2185 (2009)

<최덕현 교수> 

1. 인적사항 

○ 성      명 : 최덕현 (崔德賢, 36세)
○ 소      속 : 경희대학교 기계공학과 조교수

2. 학력
○ 2000년 : 포항공과대학교 재료금속공학 (학사)
○ 2002년 : 포항공과대학교 기계공학과 (석사)
○ 2006년 : 포항공과대학교 기계공학과 (박사)

3. 경력사항
○ 2006년 ~ 2006년 : 포항공과대학교 시스템바이오다이나믹스 센터 박사후 연구원
○ 2007년 ~ 2008년 : University of California at Berkeley (UC-Berkeley), Bioengineering, Berkeley Sensor and Actuator Center (BSAC), Biomolecular Nanotechnology Center (BNC) 박사후 연구원
○ 2008년 ~ 2010년 : 삼성종합기술원, Flexible Electronics Group 전문연구원
○ 2010년 ~ 현  재 : 경희대학교 기계공학과 전임강사, 조교수

4. 주요연구내용
○ "Control of naturally coupled piezoelectric and photovoltaic properties for multi-type energy scavengers", D. Choi, K. Y. Lee, M. J. Jin, S. G. Ihn, S. Y. Yun, X. Bulliard, W. Choi, S. Y. Lee, S.-W. Kim, J. Y. Choi, J. M. Kim, Z. L. Wang, Energy Environ. Sci., 4, 4607 (2011)
○  "Charge-Generating Mode Control in High-Performance Transparent Flexible Piezoelectric Nanogenerators", H.-K. Park, K. Y. Lee, J.-S. Seo, J.-A. Jeong, H.-K. Kim, D. Choi, and S.-W. Kim, Adv. Funct. Mater., 21, 1187 (2011)
○  "Fully Rollable Transparent Nanogenerators Based on Graphene Electrodes", D. Choi, M.-Y. Choi, W. M. Choi, H.-J. Shin, J.-S. Seo, J. Park, S.-M. Yoon, S. J. Chae, Y. H. Lee, S.-W. Kim, J.-Y. Choi, S. Y. Lee, and J. M. Kim, Adv. Mater., 22, 2187 (2010)
○ "Self-organized Hexagonal Nanopore SERS", D. Choi, Y. Choi, S. Hong, T. Kang, and L. P. Lee, Small, 6, 1741 (2010)
○ "Additional Amplification of SERS via Optofluidic CD-based Platform", D. Choi, T. Kang, H. Cho, Y. Choi and L. P. Lee, Lab on a Chip, 9, 239 (2009)

<이근영 박사과정> 

1. 인적사항

○ 성      명 : 이근영 (李根永, 30세)
○ 소      속 : 성균관대학교 신소재공학부

2. 학력사항
○ 2009년 : 금오공과대학교 재료공학과 (학사)
○ 2011년 : 성균관대학교 신소재공학과 (석사)
○ 2011년 ~ 현  재 : 성균관대학교 신소재공학과 (박사과정)

3. 경력사항
○ 2011년 ~ 현  재 : 교육과학기술부, 한국연구재단 글로벌박사펠로우쉽(Global Ph.D. Fellowship) 선정·수행 중

4. 주요연구내용
○ "Controlled Growth of Semiconducting Nanowire, Nanowall, and Hybrid Nanostructures on Graphene for Piezoelectric Nanogenerators", B. Kumar, K. Y. Lee, H.-K. Park, S. J. Chae, Y. H. Lee, and S.-W. Kim, ACS Nano, 5, 4197 (2011)
○ "Control of naturally coupled piezoelectric and photovoltaic properties for multi-type energy scavengers", D. Choi, K. Y. Lee, M. J. Jin, S. G. Ihn, S. Y. Yun, X. Bulliard, W. Choi, S. Y. Lee, S.-W. Kim, J. Y. Choi, J. M. Kim, Z. L. Wang, Energy Environ. Sci., 4, 4607 (2011)
○ "Charge-Generating Mode Control in High-Performance Transparent Flexible Piezoelectric Nanogenerators", H.-K. Park, K. Y. Lee, J.-S. Seo, J.-A. Jeong, H.-K. Kim, D. Choi, and S.-W. Kim, Adv. Funct. Mater., 21, 1187 (2011)
○ "Piezoelectric touch-sensible flexible hybrid energy harvesting nanoarchitecture", D. Choi, K. Y. Lee, K. H. Lee, E. S. Kim, S. Y. Lee, S.-W. Kim, J.-Y. Choi, and J. M. Kim, Nanotechnology. 21, 405503 (2010)

 

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지구상에 존재하는 모든 생명체는 생체시계를 통해 밤낮의 구별과 계절의 변화를 미리 예측하고 그에 맞는 행동을 합니다.

수면과 기상을 포함한 사람의 모든 행동과 생리작용도 24시간을 주기로 생체리듬을 갖습니다.  

피어리어드 단백질은 생체시계를 이루는 핵심 단백질로, 피어리어드 단백질에 가해지는 수식화에 의해 피어리어드 단백질의 양과 기능도 변화하여 자연스럽게 시간을 알려주는 분자적인 지표가 됩니다.

사람의 수면과 기상의 리듬인 생체시계의 속도를 조절하는 새로운 원리가 규명되어, 생체시계를 자유자재로 조절할 수 있는 가능성을 열었습니다.

아주의대 김은영 교수와 연세대 조진원 교수 공동 연구팀은 생체시계 핵심 단백질인 피어리어드 단백질의 아세틸그루코사민(O-GlcNAc) 수식화가 잘 안되면 생체시계의 속도가 빨라져 약 21시간의 행동 리듬을 나타내고, 반대로 과도하게 수식화되면 생체시계의 속도도 느려져 약 27시간의 행동 리듬을 나타낸다는 사실을 밝혀냈습니다.

이번 연구는 피어리어드 단백질에 O-GlcNAc 수식화가 일어난다는 사실을 처음으로 밝혀내고, 이 피어리어드 단백질의 O-GlcNAc 수식화 정도가 생체시계의 속도를 조절할 수 있음을 동물 모델(초파리)을 통해 개체수준에서 규명한 것입니다.

피어리어드 단백질의 O-GlcNAc 수식화가 생체시계 작동에 미치는 역할에 대한 모델

(상) 정상 초파리에서 시간에 따라 피어리어드 단백질의 수식화가 일어나는 과정에 대한 모식도이다. 피어리어드 단백질은 특정 아미노산에 인산화가 일어나면 핵 안으로 이동하게 되는데, OGT 효소에 의해 피어리어드 단백질이 O-GlcNAc 수식화가 일어나면 인산화를 저해하여 피어리어드 단백질이 세포질 내에 일정 시간 머무르도록 한다. 그 결과 정상 초파리는 24시간의 생체리듬 주기를 유지할 수 있다.
(중) OGT 효소가 적게 만들어 지면 피어리어드 단백질의 O-GlcNAc 수식화가 감소하고 그 결과 피어리어드 단백질의 인산화가 촉진되어 피어리어드 단백질이 세포질 내에 머무르지 못하고 이른 시간에 핵 안으로 이동하게 되어 생체리듬의 주기가 약 21 시간으로 짧아지게 된다.
(하) OGT 효소가 많이 만들어지면 피어리어드 단백질의 O-GlcNAc 수식화가 오랜 시간 지속되고 피어리어드 단백질의 인산화가 더디게 일어나 피어리어드 단백질이 세포질 내에 머무르는 시간이 길어지고 핵 안으로 이동하는 시간이 늦어져 생체리듬의 주기가 약 27시간으로 길어진다.

또한 김 교수팀은 세포의 영양 또는 대사 상태에 따라 단백질의 O-GlcNAc 수식화가 달라지므로, 음식물 섭취와 대사과정이 생체시계에 영향을 미칠 수 있음도 확인했습니다.

우리 몸이 음식물을 섭취하고, 소화, 흡수 및 축적되는 일련의 대사 과정이 생체시계에 영향을 미치기 때문에, 생체시계는 하루 24시간 중 시간에 따라 다르게 조절됩니다.

특히 늦은 밤에 과식하면 쉽게 뚱뚱해지는 것은 그 때문입니다.

이렇듯 생체시계와 대사작용이 서로 상호조절을 하는 예는 생체시계가 파괴되거나 교란된 동물들에서 대사 질환이 발병되고, 인위적으로 비만을 유발하면 생체시계가 교란된다는 사실도 실험적으로 입증되었습니다.

포도당으로부터 유래된 O-GlcNAc 수식화의 정도에 따라 피어리어드 단백질의 기능이 변화하여 생체시계의 속도가 달라진다는 것은 영양 또는 대사 상태가 생체시계와 상호 작용한다는 원리를 이해하는데 핵심적인 실마리를 제공한 것입니다.

이번 연구는 아주의대 김은영 교수와 연세대 조진원 교수, 정은희 연구원, 정현정 박사과정생, 박수진 박사과정생, 아이작 에더리 Rutgers University 교수 등이 참여했습니다.

연구결과는 생명과학분야의 권위 있는 학술지인 '유전자와 발생(Genes and Development)'지에 3월 1일자로 게재되었습니다. (논문명: A role for O-GlcNAcylation in setting circadian clock speed)

김은영 교수(가운데)가 정은희 연구원(오른쪽)과 초파리를 보면서 생체시계 속도 조절 원리를 토론하고 있다.

 

 용  어  설  명

Tranascriptional/Translational Feedback Loop (TTFL)
생체시계를 작동하는 핵심 분자 기전으로 양성 인자 (Positive element)와 음성 인자 (Negative element)로 이루어진 음성 되먹임 고리 (Negative Feedback Loop) 이다.
이 TTFL은 생체시계의 작동 기전을 설명하기 위해서 초파리를 이용한 연구에서 처음으로 제시되었고 포유류를 비롯한 모든 동물에서 동일한 기전으로 생체시계가 작동함이 이후의 연구들을 통해 밝혀졌다.
초파리에서는 양성 인자로서 dCLOCK (dCLK)과 CYCLE (CYC) 단백질이 음성 인자인 dPERIOD (dPER), TIMELESS (TIM), VRILLE (VRI), 그리고 PDP1ε을 만든다. dPER와 TIM은 dCLK/CYC의 활성을 억제하여 자신의 발현을 저해하고, VRI과 PDP1ε은 각각 dCLK의 발현을 억제, 촉진하는 역할을 한다.

O-GlcNAc 수식화
단백질의 Serine 잔기 또는 Threonine 잔기에 일어나는 수식화로서 포도당으로부터 Hexosamine Biosynthetic Pathway를 거쳐 만들어진 UDP-GlcNAc 이 O-GlcNAc tranasferase (OGT) 효소의 작용으로 hydroxyl group에 첨가되는 반응이다. 첨가된 O-GlcNAc은  O-GlcNAcase (OGA)에 의해 떨어진다.

 

<연 구 개 요>


A role for O-GlcNAcylation in setting circadian clock speed Kim, E.Y. et al. (Genes and Development - 2012. 3.1. 출판)

이 지구상에 존재하는 모든 생명체들은, 생체시계를 통하여 지구의 자전결과 나타나는 낮/밤의 변화, 그리고 더 나아가서는 일 년을 주기로 나타나는 계절의 변화를 미리 예측하고 이에 맞게 행동할 수 있게 되었다. 
따라서 인간의 수면/기상 주기와 같은 여러 가지 행동 및 생리적인 현상 등이 24시간의 주기를 갖는 생체리듬을 나타낸다.

생체시계의 분자생물학적인 작용 기전은 아주 하등한 단세포 동물로부터 사람에 이르기 까지 종간 진화적 보존성이 매우 높은데 특히 사람을 포함하는 포유류의 생체시계에 관한 이해는 초파리를 모델로 한 일련의 연구로부터 가능하였다.
전사인자인 dCLOCK (dCLK)과 CYCLE (CYC) 단백질이 dPERIOD (dPER)와 TIMELESS (TIM) 단백질의 발현을 촉진하고 dPER 단백질은 TIM 단백질과 이합체 (dimer)를 이루어 dCLK과 CYC의 활성을 저해하여 자신의 발현을 억제함으로써 생체시계 유전자 및 생체시계의 조절을 받는 유전자의 발현이 진동 (oscillation) 하도록 하는 Tranascriptional/Translational Feedback Loop (TTFL)이 생체시계 작동의 분자적 기전이다.
특히 dPER 단백질은 많은 Ser/Thr 잔기에서 시간에 따라 인산화가 조절되고, 그 결과 dPER 단백질의 양, 활성, 그리고 핵 안으로의 이동 등이 조절됨으로써 생체시계 시스템에서 시간을 알려주는 분자적 지표로 인식되고 있다.

앞서 언급한 TTFL에 의해 생체시계 유전자들이 24시간의 주기를 가지고 발현이 진동 (oscillation) 하기 위해서는 dPER 단백질이 합성된 후 바로 dCLK/CYC의 활성을 억제하지 않고 어느 정도 시간이 경과한 후 dCLK/CYC의 활성을 억제하는 것이 필요하다.
따라서 dPER 단백질이 합성된 후 세포질에서 어느 정도 머물러 있다가 특정 시간에 핵 안으로 이동하도록 조절하는 것이 동물이 24시간의 생체리듬을 갖도록 하는데 중요한 조절 기전이 될 것임이 제시되어 왔으나 어떤 시그널이 dPER가 일정 시간 동안 세포질 안에 머무르도록 하는지에 대해서는 알려진 바가 없었다.
본 연구에서는 단백질의 O-GlcNAc 수식화가 Ser/Thr 잔기에 일어나고 인산화와 다양한 상호작용을 통해 단백질의 활성을 조절한다는 사실에 기반을 두어 O-GlcNAc 수식화가 생체시계의 작동에 영향을 미칠 수 있는지 조사하여 본 결과, dPER 단백질이 O-GlcNAc 수식화될 수 있음을 처음으로 밝혔다.
더욱이 초파리를 이용한 다양한 유전학적인 연구기법을 이용하여 O-GlcNAc 수식화가 dPER 단백질의 안정성 및 핵 안으로 이동하는 타이밍을 조절함으로써 생체시계가 24기간의 주기를 유지할 수 있도록 한다는 것을 개체수준에서 입증하였다.

매우 흥미롭게도 초파리에서 dPER 단백질의 O-GlcNAc 수식화는 시간에 따라 조절되었다.


dPER 단백질의 O-GlcNAc 수식화 정도를 조절하기 위하여 단백질의 O-GlcNAc 수식화를 매개하는 효소인 OGT 단백질의 발현정도를 생체시계 세포에서 저하 (knockdown)시키거나 과발현 (overexpression) 시킨 후 생체리듬의 변화를 조사하였다.
그 결과, ogt의 발현이 저하된 초파리는 생체리듬이 24시간에서 21.7시간으로 짧아졌고 반면, ogt가 과발현된 초파리는 생체리듬이 26.5시간으로 늘어나는 것을 확인하였다.

dPER 단백질의 O-GlcNAc 수식화가 dPER 단백질에 어떠한 영향을 미치는가, 그리고 어떠한 기전을 통하여 생체시계의 속도를 조절하는가를 조사해 본 결과 먼저 O-GlcNAc 수식화는 dPER 단백질을 안정화 시킨다는 사실을 발견하였다 (그림 3, A 와 B).
초파리 뇌에서 생체시계는 약 150개의 신경세포들에 의해서 조절되며, 특정 그룹들의 신경세포들이 생체리듬의 서로 다른 특징들을 조절하는 것으로 잘 알려져 있다.
특히 small ventral lateral neuron (sLNv)은 외부에서 오는 시간의 정보가 없을 때 초파리의 행동이 생체리듬을 유지하도록 하는데 중요한 기능을 담당한다. 이 신경세포에서 dPER 단백질의 시간에 따른 세포내 분포정도를 조사해 본 결과, ogt의 발현이 저하되어 O-GlcNAc 수식화가 적게 일어난 dPER 단백질은 합성된 후 세포질 내에 머무르지 못하고 이른 시간에 핵 안으로 이동하는 것을 확인할 수 있었고 (그림 3, C와 D), 반면에 ogt의 발현이 증가하여 O-GlcNAc 수식화가 많이 된 dPER 단백질은 오랜 시간 세포질 내에 머무르며 핵 안으로 이동이 더뎌지는 것을 확인할 수 있었다.
이는 생체시계 세포에서 ogt의 발현 정도에 따라 생체리듬의 주기가 빨라지거나 느려지는 것과 일치하는 결과이다.

O-GlcNAc 수식화의 기질이 되는 UDP-GlcNAc 이 포도당으로부터 만들어지기 때문에 단백질의 O-GlcNAc 수식화는 세포에서 영양 상태를 감지하는 시그널로 알려져 있다. 생체시계는 빛 자극 뿐 아니라, 영양/대사에 의해서도 영향을 받는 것이 잘 알려져 있다.
본 연구에서 생체시계의 핵심 단백질인 dPER 단백질이 O-GlcNAc 수식화에 의해 조절되고, 이러한 조절이 생체시계의 속도를 바꿀 수 있음을 밝혀냄으로써 영양/대사에 의해 생체시계가 조절 되는 신호체계를 이해하는데 실마리를 제공하였는데 매우 의의가 크다고 하겠다.


<김은영 교수>

1

. 인적사항                          

 ○ 성 명 : 김 은영 (43세) 
 ○ 소 속 : 아주대학교 의과대학

2. 학력사항
  1988.3 - 1992.2   연세대학교 생물학과 학사   
  1992.3 - 1994.2  연세대학교 생물학과 석사  
  1997.3 - 2000.2  아주대학교 의과대학 박사 
    
3. 경력사항 
  1994.1 - 1996.7   동아제약 (주) 연구소 연구원
  2000.3 - 2008.2   Rutgers University
                   Center for Advanced Biotechnology and Medicine  박사후연구원
  2008.3 - 현재     아주대학교 의과대학 조교수

4. 주요성과 
1.  Kim, E.Y.*, Jeong, E.H., Park, S., Jeong, H.J., Edery, I., Cho, J.W.* (2012) A role for O-GlcNAcylation in setting circadian clock speed. Genes Dev. 26(5):490-502 (*Co-corresponding author)
2.  Sun, W.C., Jeong, E.H., Jeong, H.J., Ko, H.W., Edery, I., Kim, E.Y. (2010) Two distinct modes of PERIOD recruitment onto dCLOCK reveal a novel role for TIMELESS in circadian transcription. J. Neurosci. 30(43):14458-69.
3.  Ko, H.W. *, Kim,E.Y.*, Chiu,J., Vanselow,J.T., Kramer,A., Edery,I. (2010) A hierarchical phosphorylation cascade that regulates the timing of PERIOD nuclear entry reveals novel roles for proline-directed kinases and GSK-3beta/SGG in circadian clocks. J. Neurosci. 30(38):12664-75. (*Co-first author)

<조진원 교수>

1. 인적사항

 ○ 성 명 : 조진원
 ○ 소 속 : 연세대학교 대학원 WCU 프로그램 융합오믹스 의생명과학과 / 생명시스템대학 시스템생물학과
 

2. 학력사항
  1977.3 - 1982.2   연세대학교 생물학과 학사   
  1982.3 - 1984.2  연세대학교 생물학과 석사  
  1987.3 - 1993.1  Univeraity of California, Davis PhD 

3. 경력사항
  1993.2 - 1996.2   SUNY Stony Brook 박사후연구원  
  1996.3 - 현재 연세대학교 시스템생물학과/융합오믹스 의생명과학과 교
  현재            융합오믹스 의생명과학과 학과장, 한국당과학회 회장, 한국분자세포생물학회 교육위원장, International Glycoconjugates Organization 한국대표, 4th ACGG Symposium 조직위원장, 24th International Symposium on Glycoconjugates 조직위원장 
4. 주요성과
1. Won Ho Yang, Ji Eun Kim, Hyung Wook Nam, Jung Won Ju, Hoe Suk Kim, Yu Sam Kim, and Jin Won Cho (2006) Modification of p53 with O-linked N-acetylglucosamine regulates p53 activity and stability. Nature Cell Biology 8: 1073-1084
2. Won Ho Yang, Sang Yoon Park, Hyung Wook Nam, Do Hyun Kim, Jeong Gu Kang, Eun Seok Kang, Yu Sam Kim, Hyun Chul Lee, Kwan Soo Kim, and Jin Won Cho (2008) NFκB activation is associated with its O-GlcNAcylation state under hyperglycemic conditions. P Natl Acad Sci USA 105:17345-17350
3. Sang Yoon Park, Hyun Sil Kim, Nam Hee Kim, Suena Ji, So Young Cha, Jeong Gu Kang, Ichiro Ota, Keiji Shimada, Noboru Konishi, Hyung Wook Nam, Soon Won Hong, Won Ho Yang, J?rgen Roth, Jong In Yook, Jin Won Cho (2010) Snail1 is stabilized by O-GlcNAc modification in hyperglycemic condition. EMBO J 29, 3787-3796

 

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기존 나노물질 합성과 패터닝 공정은 높은 온도에서 폭발성 혹은 독성이 있는 위험한 기체를 사용해 성장시키고, 복잡한 정렬방법을 이용해 특정 위치에 조립해야 하는 번거로운 과정이 필요했습니다.

따라서 다단계의 공정과 고비용, 비환경적인 특성 때문에 나노소자의 대량생산과 상용화에 큰 걸림돌이 되었습니다.

또한 기존 공정은 약 1000℃의 높은 온도와 부식성이 강한 화학약품을 사용하기 때문에 플라스틱과 같은 저렴하면서도 유연한 기판을 이용하는데 제약이 있었습니다.

새로운 개념의 저온 디지털 나노물질 패터닝 공정기술이 개발되어, 나노물질의 선택적인 합성과 패터닝 공정의 획기적인 단축으로 나노소자 상용화에 한걸음 다가서게 되었습니다.

■ KAIST 고승환 교수팀은 한 번의 공정으로 원하는 위치에 나노물질을 직접 성장시키는 새로운 저온 디지털 공정기술을 개발했습니다.

고 교수팀은 잉크젯 공정을 이용하여 종이에 프린트하듯이 나노물질의 씨앗층(seed layer) 패턴을 기판위에 만들고, 100 이하의 저온 용액환경에서 나노와이어를 성장시키는 선택적인 저온 성장법을 개발했습니다.

이 방법을 이용하면 복잡한 후속 공정 없이도 넓은 면적의 플라스틱 기판에 한 번의 공정으로 나노물질 합성과 패터닝을 동시에 수행할 수 있는 신개념 공정을 실시할 수 있습니다.

디지털 나노물질 직접 합성 및 패터닝 공정을 이용하여 구현된 나노와이어 패터닝의 SEM 이미지

플라스틱 기판위에 구현된 나노물질 마이크로 패터닝 구조체

고 교수팀이 개발한 디지털 나노물질 직접 패터닝 기술을 이용하면 나노소자 개발기간을 단축할 수 있을 뿐만 아니라 롤투롤(roll-to-roll) 공정으로 쉽게 확장할 수 있는 장점이 있습니다.

원하는 위치에 직접 나노물질을 합성하고 패터닝하는 디지털 나노물질 직접 패터닝기술은 공정의 유연성이 매우 커서 기존에 나노소자 개발에 필요한 공정시간을 1/10 이하로 대폭 단축할 수 있습니다.

또한 이 기술은 저온공정이기 때문에 플라스틱과 같은 저렴하면서도 유연한 기판에 구현할 수 있고, 차세대 대량생산공정으로 주목 받고 있는 롤투롤 공정에도 적용할 수 있어, 나노소자의 대량생산과 상용화에 가능성을 연 획기적인 기술로 평가받고 있습니다.

이번 연구에는 KAIST 고승환 교수와 여준협, 홍석준 박사과정생, 그리고 그리고로폴로스 UC Berkeley대 교수와 호츠 미 Duke대 교수가 참여했습니다.

이번 연구결과는 물리화학분야의 권위 있는 학술지인 '랭뮤어(Langmuir)'지에 3월 14일자 표지논문으로 게재되었습니다. 
(논문명 : Digital Selective Growth of ZnO Nanowire Arrays from Inkjet-Printed Nanoparticle Seeds on a Flexible Substrate)

고승환 카이스트 교수(왼쪽), 여준엽 연구원(두 번째) 및 홍석준 연구원(세 번째)이 나노구조체의 상태를 점검하고 있다.


 용  어  설  명

패터닝(patterning) :
되풀이되는 모양이나 원하는 형태를 본뜨는 작업

씨앗층 (seed layer) :
나노와이어를 성장시키기 위해서는 나노물질 촉매가 필요하며 보통 금속이나 산화금속의 나노입자를 촉매로 이용한다.
나노와이어는 나노입자로부터 길이방향으로 방향성의 가지며 성장하게 되며 기판에 씨앗층이 없는 부분에서는 나노와이어가 자라지 않게 된다.

열수화학반응 (hydrothermal reaction) :
나노물질을 만드는 화학적 반응방법의 하나로 타깃물질이 이온상태로 물에 용해되어 있는 전구체 용액을 가열하여 특정 온도조건이 되면 나노물질들이 성장하기 시작하는 나노물질 구조체 합성방법.

랭뮤어(Langmuir)지 :
미국화학회가 출판하는 표면, 계면, 재료화학분야의 권위 있는 학술지로, 2010년 인용지수가 4.269이다.

 

<연 구 개 요>

Digital Selective Growth of ZnO Nanowire Arrays from Inkjet-Printed Nanoparticle Seeds on a Flexible Substrate S.H. Ko et al. (Langmuir - 2012. 3.14. 출판)

최근 나노선 (nanowire), 나노튜브 (nanotube), 나노입자 (nanoparticle) 등의 나노구조물을 이용한 다양한 기능성 소자의 개발이 활발하게 이루어지고 있다.

이는 기존의 스케일에서 볼 수 없었던 새로운 전기적, 광학적, 기계적, 화학적 성질을 나노스케일에서 발견할 수 있고, 이를 이용해 성능이 뛰어난 소자를 제작할 수 있기 때문이다.

하지만 기존의 공정들은 진공, 고온상태에서 촉매와 유해한 기체화합물 전구체를 기본적으로 필요로 하기 때문에 고비용의 전구체와 진공장비의 필요성 때문에 합성에 필요한 비용이 굉장히 크고, 나노구조물을 합성하는 기판의 선택에 있어서 높은 온도에 견디지 못하는 플라스틱과 같은 물질을 이용하지 못하며, 환경 비친화적인 단점을 가지고 있다.

뿐만 아니라 전자 소자와 나노구조물 간의 기계/전기적 접합 성질 면에서 신뢰성이 뛰어나지 못하고, 정렬된 나노구조물의 정확한 방향성 및 균일성 등에 있어서 성능이 좋지 못하다. 따라서 실제 소자로의 응용 시 여러 가지 문제점들을 안고 있다. 

본 연구팀은 이러한 기존의 단점을 극복하기 위하여 디지털 직접 나노물질 성장법을 개발하였다.

잉크젯 장비를 이용하여 종이에 프린트하듯이 나노물질의 씨앗층(seed layer) 패턴을 기판위에 형성시키고 100 이하의 저온에서 열수 화학반응 (hydrothermal reaction)을 이용하여 씨앗층에만 나노와이어를 선택적으로 성장시켜서 기존의 광식각 (photolithography)공정과 유전영동 (dielectrophoresis), 미세유체 흐름 (microfluidics), 미세접촉 인쇄기법 (micro contact printing) 등을 이용하지 않고 단일 공정으로 성장시키는 선택적 저온 성장법을 개발하였다.

따라서 고가의 후속 공정들이 없이도 대면적 플라스틱 기판에 나노물질을 단일공정을 통해 나노물질 합성과 패터닝을 동시에 수행할 수 있는 신개념의 공정을 개발할 수 있었고 전자소자와 나노구조물 간의 기계/전기적 접합 신뢰성 및 나노구조체 방향성 및 균일성을 극대화 시킬 수 있었다.

이와 더불어 원하는 위치에 직접 나노물질을 합성하고 패터닝하는 디지털 나노물질 직접 패터닝 기술은 공정변경이 굉장히 용이하여 초기 나노소자 개발에 걸리는 공정개발시간을 대폭 단축시킬 수 있으며,  저온공정 특성상 플라스틱 기판에 구현이 가능하며 현재 차세대 대량생산공정으로 가장 주목을 받고 있는 롤투롤(roll-to-roll)공정으로 적용이 용이하여 현재 나노소자의 가장 큰 걸림돌이었던 대량생산과 상용화의가능성을 제시한 획기적인 기술로 고성능 나노소자의 상용화에 필요한 핵심 기술이 될 것으로 기대된다. 


<고승환 교수>

1. 인적사항                          

 ○ 성 명 : 고승환(38세)                             
 ○ 소 속 : 카이스트 기계항공공학부

2. 학력사항
  1993.3 - 2000.2  연세대학교 기계공학과 학사   
  2000.3 - 2002.2 서울대학교 기계항공공학부 석사  
  2002.9 - 2006.12 UC Berkeley 기계공학과 박사 
    
3. 경력사항 
  2006.12 - 2009.4   UC Berkeley 박사후연구원
  2008.8 - 2009.5    Laurence Berkeley National Lab 연구원
  2009.5 - 2011.8    카이스트 기계항공공학부 조교수
  2011.9 ? 현재    카이스트 기계항공공학부 부교수

4. 주요성과 
1. S.H. Ko, D. Lee, N. Hotz, J. Yeo, S. Hong, K.H. Nam, C.P. Grigoropoulos, "Digital selective growth of ZnO nanowire arrays from inkjet printed nanoparticle seed on a flexible substrate", Langmuir, 28,4787-4792, 2012.
2. Y. Son, J. Yeo, H. Moon, T.W. Lim, K.H. Nam, C.P. Grigoropoulos, S. Yoo, D.-Y. Yang and S.H. Ko, "Nanoscale Electronics: Digital Fabrication by Direct Femtosecond Laser Processing of Metal Nanoparticles", Advanced Materials, 23, 3176-3181, 2011.
3. S.H. Ko, D. Lee, H.W. Kang, K.H. Nam, J.Y. Yeo, S.J. Hong, C.P. Grigoropoulos, H.J. Sung, "Nanoforest of Hydrothermally Grown Hierarchical ZnO Nanowires for a High Efficiency Dye-sensitized Solar Cell", Nano Letters, 11(2), 666-671, 2011.
4. I. Park, S.H. Ko, H. Pan, C.P. Grigoropoulos, A.P. Pisano, J.M.J. Frechet, E. Lee, and J. Jeong, "Nanoscale Patterning and Electronics on Flexible Substrate by Direct Nanoimprinting of Metallic Nanoparticles", Advanced Materials 20, 489-496, 2008.
5. S.H. Ko, I. Park, H. Pan, C.P. Grigoropoulos, A.P. Pisano, C.K. Luscombe, and J.M.J. Frechet, "Direct Nanoimprinting of Metal Nanoparticles for Nanoscale Electronics Fabrication", Nano Letters 7(7), 1869-1877, 2007


 

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얼마전 대한민국 원자력 연구개발의 시작을 알린 우리나라 최초의 원자로 TRIGA Mark-Ⅱ가 가동 50주년을 맞았습니다.

TRIGA Mark-Ⅱ는 1962년 3월 가동을 시작한 우리나라 최초 원자로입니다.

TRIGA Mark-Ⅱ는 우리나라가 원자력 연구개발에 착수하기 위해 미국 General Atomic社로부터 도입한 연구용 원자로입니다.

1959년 7월 서울 공릉동(현 한국전력 중앙연수원 부지)에서 착공, 1962년 3월 첫 임계에 도달했습니다.

준공 당시 열출력 100㎾로 설계됐으나, 동위원소 수요 증가와 기초과학 연구 수행을 위한 높은 중성자속 요구에 부응하고자 1969년 250㎾로 출력이 증강 됐습니다.

TRIGA Mark-Ⅱ는 1995년 1월 가동 정지될 때까지 33년 동안 총 출력량 3735㎿h, 총 운전시간 3만 6535시간을 기록했습니다.

TRIGA Mark-Ⅱ는 원자로 계통 설비 및 시스템 연구 등과 같은 원자로 특성 연구에 활용됨으로써 원자로에 대한 이해 증진과 연구로 설계 및 운영에 필요한 기술 자립에 이바지했습니다.

또한 TRIGA Mark-Ⅱ는 1972년 완공된 TRIGA Mark-Ⅲ 원자로와 함께 원자력 기술요원 훈련, 전문 인력 양성 및 방사성 동위원소 생산 등에 이용돼 우리나라 원자력 기초 기술 발전에 공헌 했습니다.

특히 원자력 발전 요원 양성 과정 운영에 활용돼 우리나라의 원자력 발전 시대 개막에 기여했습니다.

TRIGA Mark-Ⅱ는 연구로에 대한 이해 확립 및 원자력 기술 자립의 발판을 마련함으로써, 연구용 원자로 하나로(HANARO) 자력 설계 및 건조(1995년), 우리나라 사상 첫 원자력 시스템 일괄 수출로 기록된 요르단 연구용 원자로(JRTR) 건설 사업 수주(2009년) 등 우리나라가 연구용 원자로 기술 강국으로 발돋움하는 데 큰 역할을 했습니다.

TRIGA Mark-Ⅱ, Ⅲ는 연구용 원자로 하나로가 가동을 시작한 1995년 1월과 12월에 각각 가동을 중지했습니다.

1997년 1월부터 해체 공사에 착수해 TRIGA Mark-Ⅲ는 지난 2005년 원자로 본체까지 완전 해체됐고, TRIGA Mark-Ⅱ는 지난 2007년 부속시설 및 주변시설 해체를 완료했습니다.

TRIGA Mark-Ⅱ는 국내 첫 원자로라는 상징성을 살려 원자로 본체 원형을 보존하려 했지만 지속적인 방사선 안전 관리의 어려움에 따라 방사화된 내부 구조물을 제거한 뒤 모형을 제작해 설치하는 작업을 2014년까지 진행할 예정입니다.

TRIGA 폐로 사업은 우리나라에서 최초로 시도하는 원자력 시설 해체 사업으로, 방사성 폐기물 처리 등 제염 관련 기술 실증 및 데이터 축적의 기회가 되고, 향후 확대될 것으로 예상되는 원자로 폐로 세계 시장 진출의 밑거름이 될 전망입니다.



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한국해양연구원이 연근해와 대양을 항해하며 해양조사활동을 하고 있는 연구선 온누리호와 이어도호 취항 20주년을 맞아 소형연구선 '장목2호'를 취항시켰습니다.

장목2호는 한국해양연구원이 15억 6000만원을 들여 대원마린텍에서 건조한 소형연구선으로, 총톤수 35톤, 최고속도 24노트, 승선인원 12명입니다.

장목2호는 첨단 연구장비를 탑재하고 이달부터 동해권역의 해양조사를 지원합니다.

장목2호는 우리나라 연안해역 해양조사에 더욱 적합하게 설계되어, 앞으로 보다 과학적이고 효율적인 국내 해양조사활동을 전개할 예정입니다.

우리나라 해양연구선의 역사는 1980년 순수 해양연구선 '반월호'의 취항으로 시작됩니다.

반월호 취역은 어선을 임차하여 해양조사를 벌였던 과거에 비해 우리나라 해양과학이 새롭게 도약한 계기를 열었습니다.

이후 1992년 종합해양연구선 온누리호와 이어도호의 취항으로 본격적인 해양연구 기반을 갖추었습니다.

이들 종합해양연구선의 취항으로 태평양 등 원양항해가 가능해졌고, 심해 탐사장비 등 각종 첨단 연구장비와 함께 대규모 연구사업을 수행할 수 있게 되었습니다.

온누리호와 이어도호는 태평양 광구 등록, 남극항해, 국내 해양환경도 작성 등 해양연구사에 남을 중요 성과들을 수행했습니다.

<장목2호>

○ 건조기간 : 2011.11.10 ~ 2012.3.16(128일)
○ 총건조비 : 15억 6천만원
○ 건조업체 : (주)대원마린텍
○ 주요제원 : 총톤수(35톤), 전장(23.97m), 폭(4.80m), 깊이(2.20m), 엔진(873마력, 2set), 최대속력(24노트), 승선인원(12명)

 

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석탄을 전량 수입에 의존하는 우리나라는 연간 석탄 사용량이 세계 9위로, 금액으로는 10조 원에 달합니다.

국가별 석탄 사용현황

게다가 중국과 인도의 개발정책으로 고품위 석탄 가격이 급등해 국내 석탄용 화력발전소를 위한 고품위석탄을 안정적으로 공급받기 어려워지고 있습니다.

이처럼 고품위석탄의 확보가 어려워지면서 열량이 낮은 저등급석탄 수입이 증가되고 있는데, 발전용 석탄 수입량은 2009년 7500만 톤에서 2010년 9000만 톤으로 급증했습니다.

저등급 석탄은 수분 함량이 많고(30~50%) 열량이 낮으면서 자연발화 가능성이 크기 때문에 발전소에서 사용하기에 어려움이 있고, 또 효율이 낮아 단위전력 생산에 필요한 석탄 사용량이 증가되어 이산화탄소 발생량을 급증시키고 있습니다.

우리나라 수입 석탄 공급의 45%를 차지하고 있는 인도네시아는 2014년 이후 저열량탄 수출을 금지하는 법안을 발효시킬 것으로 예상되면서 국내 석탄 수급은 더욱 큰 어려움을 겪을 전망입니다.

■ 한국에너지기술연구원은 이시훈 박사팀은 수분이 많고 열량이 낮은 저등급석탄을 건조와 수분 재침투를 방지해 열량을 획기적으로 높혀 발전소에서 활용 할 수 있는 고품위화 기술을 독자적으로 개발했습니다.

유동층 건조기술에 의한 저등급석탄 고품위화 장치 (10톤/일)

이시훈 박사팀이 개발한 저등급석탄 고품위화 기술은 발전소 현장에서 적용되는 '유동층 건조 기술'과 탄광 현장에서 적용되는 '기름침적 건조기술'로 구분됩니다.

'유동층 건조 기술'은 수분 함량 35%의 저등급석탄을 분쇄하여 유동층 건조기로 이동시킨 후 발전소 굴뚝에서 빠져나가는 폐열을 이용, 약 150℃의 배가스를 주입하여 분쇄된 석탄을 가스상에서 부유시켜 수분을 제거시켜 고품위화 하는 기술입니다.

이 기술로 고품위화 공정을 거치게 되면, 하루 10톤의 저등급석탄으로 8톤에 해당하는 고품위석탄 생산이 가능합니다.

또한 공정 과정도 기존 기술에 비해 장치가 단순하며 운전이 용이해 10%이상 비용을 절감할 수 있습니다.

당진화력발전소 pilot plant

'기름 침적 건조기술'은 저등급석탄을 탄광 현장에서 직접 수분을 제거하여 고품위화 시키고, 고분자를 입혀 안정화 시킴으로써 장거리 운송되는 동안 자연발화되는 것을 방지하는 기술입니다.

이 기술은 탄광 현장에서 분쇄된 저등급석탄을 고분자화합물이 용해된 기름과 혼합한 후 고속 원심분리기를 이용하여 고분자화합물이 코팅된 석탄을 분리하고, 고온의 스팀을 이용한 회전형 건조기로 수분을 제거하여 고품위화하는 기술입니다.

이를 통해 하루 5톤의 저등급석탄으로 4톤에 달하는 고품위 석탄을 안정화 시킬 수 있습니다.

또 기존 기술에 비해 석탄안정화에 사용되는 기름의 소모량을 20% 이상 절감시킬 수 있습니다..

이번 기술 개발로 저등급석탄의 열량과 효율을 높여 사용하게 된다면 500MW 발전소 1기당 석탄 운송비용을 연간 50억원 절감할 수 있고, 석탄 사용량에서도 300억 원을 절감할 수 있습니다.

게다가 발전효율도 2.5% 증가하는 반면 이산화탄소 발생량은 10% 줄어 환경 효과까지 얻을 수 있습니다.

이번 연구에는 한국동서발전과 한국남동발전 등 발전사와  이테크건설, 동원이엔텍, 서울샤프중공업 등 EPC 업체가 참여했습니다.

한국에너지기술연구원은 이번에 개발된 기술을 바탕으로 인도네시아와 석탄자원 협력체계를 구축하고, 장기적으로는 인도네시아 외에도 호주가 보유하고 있는 수분 50% 이상의 고수분 저등급석탄에 연구원의 이 기술을 적용할 방침입니다.

이를 위해 한국에너지기술연구원은 최근 인도네시아 현지에서 탄광업체를 대상으로 기술 설명회를 가졌고, 이어 인도네시아 에너지광물자원부 소속 정부출연연구기관인 에너지자원연구소(tekMIRA)와 기술 및 인력교류를 위한 양해각서를 체결했습니다.

또  이 기술을 중국과 인도 등 최근 급격하게 시장이 커지고 있는 개발도상국에 수출할 계획입니다.

   

기름침적건조기술 개발결과 석탄 특성변화

유동층 건조기술 개발결과 석탄 특성변화

국내 업체의 인도네시아 탄광개발 현장

 

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