[연구]암으로 줄어드는 식욕·근력 지킨다…몸의 소모 막는 치료제 후보 개발​

< (상단 좌측부터) KAIST 생명과학과 김호민 교수, 김소현 박사, 안진숙 박사 하단 좌측부터 KAIST 의과학대학원 송민호 교수, 토르 테라퓨틱스 이민희 박사, 이노코어(InnoCORE) AI-CRED 혁신신약연구단 주상현 박사 > 암 환자가 음식을 먹어도 근육과 지방이 계속 줄어드는 ‘암 악액질’. 우리 대학 연구진이 식욕과 체중을 떨어뜨리고 몸의 에너지를 과도하게 소모하게 만드는 신호를 차단하는 치료제 후보를 개발했다. 생쥐 실험에서 음식 섭취량을 회복시키고 근육·지방 손실을 줄여, 암 환자가 치료를 이어갈 체력을 지키는 데 도움을 줄 것으로 기대된다.우리 대학은 생명과학과 김호민 교수 연구팀이 의과학대학원 송민호 교수(KAIST 교원창업기업 ㈜토르 테라퓨틱스 대표) 연구팀과 공동으로 암 악액질을 완화하는 항체 후보물질 ‘GB2Ab’를 개발했다고 29일 밝혔다. 항체는 특정 물질을 알아보고 달라붙는 단백질이다. 연구팀은 이 특성을 이용해 몸을 쇠약하게 만드는 신호를 차단했으며, 생쥐 실험에서 치료효과를 확인했다. 후보물질은 치료제로 개발하기 위해 효과와 안전성을 검증 중인 물질을 뜻한다.암 악액질은 단순히 입맛이 없거나 음식을 적게 먹어서 살이 빠지는 상태와 다르다. 암으로 인해 몸이 영양분을 이용하고 에너지를 쓰는 방식이 달라지면서 근육과 지방이 함께 줄어드는 합병증이다. 영양 공급만으로는 충분히 회복하기 어려워 환자의 일상생활과 항암치료에도 어려움을 줄 수 있다.이 과정에 관여하는 물질 중 하나가 ‘GDF15’라는 단백질이다. 암이나 심한 스트레스 등으로 혈액 속 GDF15가 늘어나고, 뇌 아래쪽에 있는 뇌간의 ‘GFRAL’ 수용체에 GDF15이 결합해 식욕을 떨어뜨리고 에너지 사용에 영향을 주는 신호를 전달한다. 수용체는 특정 물질과 결합해 신호를 받아들이는 단백질이다. 쉽게 말해 GDF15가 신호를 보내는 역할이라면, GFRAL은 이를 받아들이는 ‘수신기’인 셈이다.연구팀은 이 수신기를 항체로 막는 방법에 주목했다. 혈액 속 GDF15를 직접 붙잡는 방식과 달리, 신호를 받아들이는 GFRAL 수용체를 차단하는 접근이다. 연구팀이 개발한 항체 GB2Ab는 이 수용체에 강하게 달라붙어 식욕 저하와 과도한 에너지 소모에 관여하는 신호 전달을 억제한다.연구팀은 항체와 수용체가 결합한 입체 구조도 분석했다. 항체가 어느 부분에 어떻게 달라붙는지 작동 원리를 밝히고, 이를 바탕으로 항체를 더 효율적으로 생산하고 안정적으로 유지할 수 있도록 개선했다.< GFRAL 항체의 발굴과 작용기전 및 암 악액질 치료 효능 > 효과는 대장암 세포를 이식해 암 악액질이 발생한 생쥐에서 확인했다. 항체를 투여한 생쥐는 음식 섭취량이 회복됐으며, 종양 무게를 뺀 체중이 항체를 투여하지 않은 생쥐보다 약 20% 높았다. 근육과 지방의 손실도 줄었다.물체를 쥐는 힘인 악력도 개선됐다. 항체를 투여한 생쥐의 악력은 투여하지 않은 생쥐보다 약 30% 높아, 정상 생쥐의 약 90% 수준에 도달했다. 체중뿐 아니라 실제 힘을 내는 능력에서도 개선 효과를 확인한 것이다.특히 항체를 투여하자 몸의 긴장 반응과 에너지 사용 등을 조절하는 ‘교감신경’의 과도한 활동도 줄었다. 이는 이번 항체가 먹는 양을 늘리는 데 더해, 몸이 에너지를 지나치게 소모하는 과정도 완화할 수 있음을 보여준다.정상 생쥐에 체중 1kg당 100mg의 고용량을 투여한 시험에서는 체중과 음식 섭취량에 뚜렷한 이상이 관찰되지 않았다. 다만 사람에게 사용할 수 있는 치료제로 개발하려면 추가 시험과 사람을 대상으로 하는 임상시험을 통해 안전성과 효과를 검증해야 한다.이번 치료제 후보는 종양 자체를 줄이기보다 암으로 인해 몸이 쇠약해지는 것을 완화하는 데 목적이 있다. 연구팀은 향후 기존 항암제와 함께 사용하면 환자가 체중과 근력을 유지하며 치료를 이어가는 데 도움이 될 수 있을 것으로 기대하고 있다. 면역항암제와 함께 사용했을 때의 효과를 확인하기 위하여 후속 연구가 진행 중에 있다.< GDF15–GFRAL 신호 차단 항체 치료제를 통한 암악액질 치료 전략 > 김호민 교수는 “이번 연구는 암 악액질에 관여하는 신호를 차단하는 항체를 개발하고, 작동 원리와 효과를 생쥐 실험에서 확인했다는 데 의미가 있다”며 “식욕 회복뿐 아니라 근육과 지방의 손실을 줄이고 신체 기능을 지켜, 암 환자가 치료를 이어갈 힘을 보존하도록 돕는 치료제로 발전시키고자 한다”고 말했다.송민호 교수는 “축적된 신약개발 역량을 바탕으로 후속 개발을 가속화하고 있다”며 “암 환자의 삶의 질을 높이고 항암치료를 이어가는 데 도움을 줄 수 있는 치료제로 발전시키겠다”고 밝혔다.< 연구이미지(AI생성) > 이번 연구에는 김소현 박사(KAIST 생명과학과), 이민희 박사(토르 테라퓨틱스), 안진숙(KAIST 생명과학과), 주상현 박사(InnoCORE AI-CRED 혁신신약연구단)가 공동 제1저자로 참여했다. 김호민 교수와 송민호 교수는 공동 교신저자로 연구를 주도했다. 연구 결과는 국제학술지 ‘사이언스 어드밴시스(Science Advances)’에 10월 28일 게재됐다.※ 논문명: Induced-fit anti-GFRAL antibody ameliorates cancer cachexia and attenuates sympathetic outflow in tumor-bearing mice, DOI: 10.1126/sciadv.aee5992이번 연구는 한국연구재단 바이오·의료기술개발사업(신약개발)과 기초연구사업, 중소벤처기업부, 한국보건산업진흥원, 국가신약개발재단, KAIST 이노코어(InnoCORE) 프로그램 등의 지원을 받아 수행됐다. 출처 : https://researchnews.kaist.ac.kr/researchnews/html/news/?mode=V&mng_no=68790

[연구]영화 ‘승리호’처럼 우주쓰레기 잡는다…KAIST, 능동제어위성 조립 본격 착수​

< 능동제어위성 주요임무 > 영화 ‘승리호’ 속 우주쓰레기 청소선처럼, 지구 궤도에 남겨진 위성을 직접 붙잡아 제거하는 기술이 현실에 한 걸음 다가섰다. 우리 대학 인공위성연구소가 개발 중인 우주물체 능동제어위성이 본격적인 조립을 앞두고 준비상태 점검을 마쳤다.우리 대학은 10월 26일(월) 인공위성연구소에서 우주쓰레기 제거 임무를 수행할 우주물체 능동제어위성(Active Debris Removal Satellite, ADR-SAT)의 시스템통합준비검토회의를 개최했다고 밝혔다.시스템통합준비검토회의(System Integration Readiness Review, S-IRR)는 위성을 구성하는 부품과 장치를 하나의 시스템으로 조립하기에 앞서 준비상태를 확인하는 개발 단계다. 각 하위 시스템은 물론, 조립에 필요한 계획과 절차, 시설 및 장비 등이 적절하게 갖춰졌는지 종합적으로 점검한다.이번 회의에서는 산학연 전문가로 구성된 외부 위원들이 하위 시스템의 준비상태와 통합 과정에서 발생할 수 있는 기술적 위험을 검토하고, 시스템 통합 착수 가능 여부를 판단했다. 검토 결과에 따라 인공위성연구소는 오는 11월부터 실제 우주로 발사할 비행모델(Flight Model, FM)의 조립에 본격 착수하기로 했다.최근 전 세계적으로 위성 발사가 늘어나면서 지구 궤도에 남는 우주쓰레기도 증가하고 있다. 우주쓰레기는 임무가 끝난 위성이나 발사체 잔해, 충돌·폭발로 발생한 파편 등 기능을 잃은 인공물체를 뜻한다. 궤도에서 빠르게 이동하는 이들 물체는 운영 중인 위성의 안전을 위협한다.인공위성연구소가 개발하는 능동제어위성은 임무가 종료된 위성을 찾아 접근한 뒤 로봇팔과 집게 장치로 포획하는 임무를 수행한다. 이후 포획한 위성의 고도를 낮추고 대기권 재진입을 유도해 소멸시키는 기술을 우주에서 실증할 계획이다. 이를 위해서는 목표물의 위치와 움직임을 정밀하게 파악하고, 충돌 없이 접근해 안정적으로 붙잡는 고난도 기술이 필요하다.< (왼쪽 상단부터 시계방향으로) 우주물체 능동제어위성 형상, 목표물 접근 장면 예시, 목표물 포획 장면 예시2, 목표물 포획 장면 예시1 > 이번 개발은 우주쓰레기를 직접 포획·제거하는 핵심기술을 국내 기술로 확보하고, 우리 위성의 안전을 지키기 위한 우주 위험 대응 역량을 높인다는 데 의미가 있다.능동제어위성은 2027년 누리호 6차 발사에 탑재돼 우주 궤도에 오른 뒤, 국내 최초의 우주쓰레기 제거 실증 임무에 도전할 예정이다.한편, 이번 개발은 우주항공청이 추진하는 ‘우주물체 능동제어 선행기술 개발사업’의 일환으로, 우리 대학 인공위성연구소가 주관연구기관을 맡고 있다.※ 관련 동영상 : https://www.korea.kr/multi/mediaNewsView.do?newsId=148974328&pWise=sub&pWiseSub=R1 출처 : https://researchnews.kaist.ac.kr/researchnews/html/news/?mode=V&mng_no=68770

[연구]귀금속 ‘루테늄’ 원자 이웃끼리 모였더니…1/4만 쓰고도 수소 생산‘거뜬’​

< (윗줄 왼쪽부터) 한국과학기술원 김성빈 연구교수, 전현우 박사, 박지혜 박사, 한국화학연구원 김성준 박사. (아랫줄 왼쪽부터) 한국기초과학지원연구원 문준희 박사, 건국대학교 이장용 교수, 한국과학기술원 김형준 교수, 이진우 교수 > 친환경 수소를 더 싸게 만들려면 비싼 귀금속은 덜 쓰고도 수소는 잘 만들어야 한다. 국내 연구진이 귀금속인 루테늄 원자 서너 개를 모아서 배치해 서로 힘을 합치도록 하는 촉매를 개발했다. 상용 백금 촉매의 4분의 1에 해당하는 귀금속만 쓰고도 비슷한 수소 생산 성능을 내, 그린 수소 생산 비용을 낮출 길을 열었다.우리 대학은 생명화학공학과 이진우 교수 연구팀이 화학과 김형준 교수, 건국대학교(총장 원종필) 이장용 교수, 한국기초과학지원연구원(KBSI, 원장 박성균) 문준희 박사 연구팀, 한국화학연구원(KRICT, 원장 신석민) 김성준 박사와 공동으로 ‘원자층 이웃체’ 구조를 적용한 고성능 수전해 촉매를 개발했다고 28일 밝혔다.< 원자층 이웃체 개념도 > 수전해는 전기로 물을 분해해 수소를 만드는 기술이다. 태양광·풍력 등 재생에너지로 생산한 전기를 이용하면 생산 과정의 탄소 배출을 줄인 ‘그린 수소’를 얻을 수 있다. 그러나 수소를 만드는 반응을 돕는 촉매에 비싼 귀금속이 사용돼, 이를 적게 쓰면서도 성능을 유지하는 기술이 필요하다.기존 귀금속 나노입자 촉매는 여러 원자가 덩어리로 모여 있어 안쪽에 묻힌 원자까지 반응에 참여하기 어렵다. 비싼 재료를 쓰고도 일부만 활용하는 셈이다. 이를 해결하기 위해 금속을 원자 하나씩 떨어뜨려 배치하는 ‘단일원자 촉매’가 연구돼 왔지만, 원자들이 함께 반응을 도와야 하는 경우에는 성능을 높이는 데 한계가 있었다.연구팀은 ‘원자를 낭비 없이 쓰면서, 이웃한 원자끼리 협력하게 하자’는 방법에 주목했다. 귀금속인 루테늄(Ru) 원자 몇 개를 원자 한 층 두께로 모아서 배치한 ‘원자층 이웃체’를 만든 것이다. 원자들이 큰 덩어리로 뭉치지 않으면서도 서로 가까이에서 반응을 돕도록 설계했다.< 원자층 이웃체의 합성 원리와 크기 조절. (개념도 제작에 AI활용) > 루테늄 원자들이 모여서 놓인 구조를 유지하려면 원자를 받쳐주는 바탕 소재인 ‘지지체’가 필요하다. 연구팀은 촉매를 만드는 초기 단계에서 원자들이 큰 덩어리로 뭉치지 않도록 하고, 열처리 과정에서는 텅스텐 탄화물(WCₓ) 지지체에 단단히 붙도록 했다. 또한 함께 모이는 원자의 수를 조절해 수소를 잘 만드는 구조를 찾았다.원자 주변에서 물이 반응하는 환경도 개선했다. 지지체 표면의 수산화종(OH)이 물 분자 사이의 연결을 강화해 수소가 더 빠르게 전달되도록 했다. 수소를 만드는 원자들의 배치와 주변 물 분자의 연결을 함께 조절해 반응이 원활하게 일어나도록 한 것이다.개발한 촉매를 실제 수소 생산 장치인 ‘음이온 교환막 수전해 셀’에 적용한 결과, 2.0볼트(V)에서 제곱센티미터당 9.82암페어(A/cm²)의 전류밀도를 기록했다. 전류밀도는 전극 면적당 흐르는 전류의 크기로, 단위 면적에서 수소를 얼마나 빠르게 생산하는지 가늠하는 지표다. 상용 백금 촉매보다 귀금속을 75% 적게 쓰고도 비슷한 수소 생산 성능을 냈으며, 같은 무게의 귀금속이 발휘하는 촉매 성능은 약 4배 높았다.오래 작동했을 때 성능이 얼마나 유지되는지도 확인했다. 500시간 연속 작동 시험에서 성능 저하가 비교 대상 백금 촉매의 절반 수준에 그쳤다. 적은 양의 귀금속으로도 높은 성능을 내고, 그 성능을 안정적으로 유지한 것이다.< 루테늄 원자층 이웃체와 다기능성 지지체의 협력 작용 및 수전해 셀 성능 (AI 활용 개념도) > 이번 성과는 수소 생산 장치에 들어가는 비싼 재료를 줄이고, 촉매 교체와 유지관리 부담을 낮추는 데 도움이 될 수 있다. 앞으로 더 큰 생산 설비와 장기간 운전에서도 성능이 유지되는지 확인된다면, 그린 수소를 더 저렴하게 만드는 데 기여할 것으로 기대된다.공동 제1저자인 김성빈 연구교수는 “이번 연구는 귀금속 원자 몇 개를 모아서 배치하고, 그 주변에서 물이 반응하는 환경도 개선해 적은 귀금속으로 수소를 잘 만들고 성능도 오래 유지하도록 한 것”이라며 “앞으로 수소 생산 장치에 들어가는 귀금속을 줄이고, 다른 촉매의 성능을 높이는 연구에도 활용되기를 기대한다”고 말했다.이번 연구에는 KAIST 김성빈 연구교수, 전현우 연구원, 박지혜 연구원과 한국화학연구원 김성준 박사가 공동 제1저자로 참여했다. 연구 결과는 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)’에 9월 22일 온라인으로 게재됐다(17권, 논문번호 11021).※ 논문명 : Stabilizing ruthenium atom layer neighbors through molecular and metal support interactions for water electrolyzers※ 관련 논문 원문 링크: https://www.nature.com/articles/s41467-026-78037-3, DOI: 10.1038/s41467-026-78037-3※ 저자 정보 : 김성빈 (한국과학기술원, 제1 저자), 전현우 (한국과학기술원, 제1 저자), 박지혜 (한국과학기술원, 제1 저자), 김성준 (한국화학연구원, 제1 저자), 문준희 (한국기초과학지원연구원, 교신저자), 이장용 (건국대학교, 교신저자), 김형준 (한국과학기술원, 교신저자), 이진우 (한국과학기술원, 교신저자)한편, 이번 연구는 과학기술정보통신부가 지원하는 한국연구재단 나노미래소재원천기술개발사업, 중견연구사업, 국가수소중점연구실사업 및 세종과학펠로우십사업과 한국기초과학지원연구원 주요 사업의 지원을 받아 수행됐다. 출처 : https://researchnews.kaist.ac.kr/researchnews/html/news/?mode=V&mng_no=68710

[연구]치매 치료제 투여 후 뇌 속 변화는?…무선 신경칩으로 실시간 추적 성공​

< (왼쪽부터) 장경인 교수, 손지은 박사과정, 오세혁 박사 후 연구원, 하정대 박사 후 연구원 > 알츠하이머병 치료제를 투여하면 뇌 속에서는 어떤 변화가 일어날까? 우리 대학 공동 연구진이 뇌에 심은 작은 신경칩으로 기억·학습에 관여하는 신경전달물질의 변화를 무선으로 실시간 추적했다. 미니돼지에서 약물 투여 후 신호가 증가했다가 회복되는 과정을 확인해, 치료제 작용 평가와 뇌 반응에 맞춘 자극 조절 연구에 활용될 것으로 기대된다.우리 대학은 기계공학과 장경인 교수 연구팀이 대구경북과학기술원(DGIST, 총장 이건우), 한국뇌연구원(KBRI, 원장 이승복), 한국생명공학연구원(KRIBB, 원장 권석윤) 연구진과 공동으로 신경전달물질인 ‘아세틸콜린’을 감지하는 센서에 빛 자극 소자와 소형 무선 계측 기술을 결합한 이식형 신경칩을 개발했다고 27일 밝혔다.< 손끝에 올린 이식형 신경 프로브 > 아세틸콜린은 신경세포 사이에서 정보를 전달하며 기억과 학습에 중요한 역할을 하는 물질이다. 알츠하이머병 치료제인 ‘도네페질’은 아세틸콜린을 분해하는 효소의 작용을 억제해, 이 물질이 더 오래 작용하도록 돕는다. 약물 투여 후 뇌의 특정 부위에서 아세틸콜린이 어떻게 변하는지 살펴보면 약물의 작용을 이해하는 데 도움이 된다.연구팀은 개발한 신경칩을 미니돼지의 전전두피질에 삽입하고, 도네페질을 투여한 뒤 아세틸콜린 신호를 무선으로 측정했다. 전전두피질은 판단과 주의, 기억 등 인지 기능에 관여하는 뇌 영역이다. 실험에서는 약물 투여 후 아세틸콜린 신호가 증가했다가 서서히 회복되는 과정이 관찰됐다. 뇌의 특정 부위에서 일어나는 화학적 반응을 몸 밖에서 연속적으로 확인한 것이다.< 뇌 속 아세틸콜린 변화를 측정하는 이식형 무선 신경칩의 구성과 작동 원리 > 감지 기술의 핵심은 신경전달물질의 변화를 전기 신호로 바꾸는 감지층이다. 연구팀은 미세한 구멍이 많은 키토산에 은과 백금으로 만든 아주 가는 나노선을 결합했다. 구멍이 많은 구조는 아세틸콜린을 감지하는 효소가 넓게 붙도록 돕고, 나노선은 효소 반응으로 생긴 물질을 전기 신호로 바꾸는 역할을 한다.다른 물질의 신호가 섞이는 것을 줄이기 위한 장치도 마련했다. 뇌에 삽입하는 가느다란 탐침 양쪽에 효소가 있는 전극과 없는 전극을 각각 배치했다. 두 전극의 신호를 비교해 공통으로 잡히는 간섭을 줄이고 아세틸콜린의 변화를 구분하는 방식이다. 측정값은 소형 회로를 거쳐 블루투스로 외부 기기에 전달된다.이 신경칩은 뇌 속 변화를 감지하면서 빛으로 신경세포를 자극할 수도 있다. 연구팀은 별도의 생쥐 실험에서 칩에 내장된 초소형 발광다이오드(LED)로 빛 자극을 주었을 때 아세틸콜린 신호가 증가하는 것을 확인했다.동물실험에는 공동 연구기관의 전문성이 더해졌다. 한국생명공학연구원은 미니돼지 공급과 수술을, 한국뇌연구원은 생쥐 수술과 실험을 지원했다.이번 기술은 뇌 질환 치료제가 뇌에서 어떻게 작용하는지 살펴보는 연구에 활용될 수 있다. 약물의 양이나 투여 간격을 바꿨을 때 뇌 속 신경전달물질의 반응이 어떻게 달라지는지 비교하는 데 도움이 될 것으로 기대된다.뇌의 반응을 확인하며 자극을 조절하는 ‘폐회로형 신경 인터페이스’ 연구에도 기반이 된다. 뇌에 자극을 준 뒤 센서로 변화를 읽고, 그 결과에 따라 다음 자극의 세기나 시점을 조절하는 방식이다. 이번 연구는 감지와 빛 자극 기능을 하나의 칩에 담아 이러한 시스템으로 발전할 가능성을 보여줬다.다만 이번 연구는 동물의 뇌에서 신경전달물질의 변화를 측정한 것으로, 알츠하이머병 치료 효과나 기억력 개선을 확인한 것은 아니다. 사람에게 적용하려면 뇌에 오래 삽입해도 안전한지, 측정 성능이 안정적으로 유지되는지 등을 추가로 검증해야 한다.< 연구 이미지 (AI 생성) > 장경인 교수는 “이번 연구는 뇌 속 변화를 읽고, 그 반응에 맞춰 자극을 조절하는 기술로 나아갈 기반을 마련했다”며 “앞으로 치료제가 뇌에서 어떻게 작용하는지 살피고, 뇌 상태에 맞는 자극 방법을 찾는 데 활용될 것으로 기대한다”고 말했다.연구팀은 교원창업기업인 엔사이드 주식회사(대표 장경인)를 통해 관련 기술의 사업화를 추진할 계획이다.>이번 연구에는 DGIST 소속 손지은·오세혁·하정대 연구자가 공동 제1저자로, KAIST 기계공학과 장경인 교수가 교신저자로 참여했다. 연구 결과는 셀 프레스(Cell Press)가 발행하는 소자·응용기술 분야 국제학술지 ‘디바이스(Device)’에 10월 14일 게재됐다.※ 논문명: Implantable Neural Chip with Electrochemical Sensing and Optogenetic Stimulation for Monitoring of Cholinergic Pharmacological Responses, DOI: 10.1016/j.device.2026.101329 출처 : https://researchnews.kaist.ac.kr/researchnews/html/news/?mode=V&mng_no=68650

[연구]반도체 켜고 끄는 ‘전극’ 기성품에서 맞춤복처럼…맞춤 설계 길 열어​

< (왼쪽부터) POSTECH 화학과 이현우 박사(제1저자), 화학과 최희철 교수, 국립부경대 융합소재공학부 박지훈 교수, KAIST 화학과 박선아 교수 > 스마트폰과 컴퓨터는 반도체 안에서 전기가 흐르는 길을 열고 닫으며 정보를 처리한다. 이때 켜고 끄라는 신호를 전달하는 ‘게이트 전극’도 기성복을 고르듯 쓰는 대신, 맞춤복처럼 만들 수 있을까. 우리 대학 공동연구진은 금속과 유기 분자를 조합한 소재로 이 부분을 만들어, 실제로 전류를 켜고 끌 수 있음을 확인했다. 앞으로는 옷감과 치수를 고르듯 소재의 조합을 바꿔 반도체에 필요한 성질을 맞추는 데 활용하여 전력 소비를 줄이는 데 도움이 될 것으로 기대된다.우리 대학은 화학과 박선아 교수 연구팀이 국립부경대학교(총장 배상훈), POSTECH(총장 김성근), 연세대학교(총장 윤동섭) 연구진과 공동으로 전기가 흐르는 금속-유기 구조체(Metal–Organic Framework, MOF)를 얇고 정밀하게 가공해 반도체의 게이트 전극으로 구현했다고 26일 밝혔다.< 2차원 전도성 MOF 박막을 미세 패터닝해 다양한 전계효과 트랜지스터의 게이트 전극과 소자 어레이에 적용한 개념도 > 연구팀이 전극을 적용한 대상은 전계효과 트랜지스터(Field-Effect Transistor, FET)다. 트랜지스터는 전기 신호에 따라 전류를 켜고 끄거나 조절하는 반도체의 기본 부품이다. 수도꼭지 손잡이로 물의 흐름을 조절하듯, 게이트 전극에 전압을 걸어 전류의 흐름을 조절한다. 현재 게이트 전극에는 전기가 잘 흐르는 금속이 주로 쓰인다. 그러나 금속은 소재마다 전자적 성질이 정해져 있어, 반도체가 요구하는 조건에 맞춰 자유롭게 바꾸는 데 한계가 있다.반면 전도성 MOF는 금속과 유기 분자를 조립 블록처럼 연결한 소재다. 블록의 부품을 바꾸면 완성품의 성질이 달라지듯, 금속과 유기 분자의 조합을 바꾸면 전기적 성질도 조절할 수 있다. 그중 하나가 전자가 소재 밖으로 나오기 위해 넘어야 하는 ‘문턱’에 해당하는 일함수다. 이 문턱의 높이는 반도체가 켜지는 전압에 영향을 준다. 따라서 소재의 조합을 바꾸면 반도체가 원하는 전압에서 켜지도록 전극을 설계하는 데 도움이 될 수 있다.그러나 전도성 MOF를 실제 반도체 소자에 적용하기 위해서는 두 가지 기술적 장벽을 넘어야 한다. 먼저, 주로 분말 형태로 얻어지는 MOF를 소자 제작에 적합하도록 표면이 매끄럽고 두께가 균일한 박막으로 만들어야 한다. 여기에 더해, 필요한 부분만 남도록 정밀하게 가공해야 한다.연구팀은 먼저 기체 상태의 원료를 반응시켜 MOF를 얇고 고른 박막으로 만들었다. 이 방법을 ‘화학기상증착(CVD)’이라고 한다. 이어 옷감에 도안을 그리고 재단하듯, 빛을 이용하여 기판위에 원하는 미세 패턴을 형성했다. 이 과정을 ‘포토리소그래피’와 ‘식각’이라고 부르는 반도체 가공 기술이다.가공 중 소재가 손상되는 것을 줄이기 위해 두 종류의 식각액을 차례로 사용했다. 비교적 천천히 반응하는 과황산암모늄(APS)으로 기본 모양을 만들고, 빠르게 반응하는 크로뮴(Cr) 식각액을 짧게 사용해 남은 물질을 정리했다. 이렇게 가공한 뒤에도 소재의 구조와 화학적 상태, 전기가 흐르는 성질이 대부분 유지됐다.연구팀은 이 전극을 이황화몰리브덴(MoS₂), 이텔루륨화몰리브덴(MoTe₂), 산화물 반도체(IGZO) 등 서로 다른 세 종류의 반도체에 적용해 작동하는 것을 확인했다.특히 MoS₂ 반도체에서는 전류가 흐르는 길은 그대로 두고, 이를 조절하는 전극을 새 MOF 소재와 기존 백금으로 각각 만들어 비교했다. 그 결과 전류가 흐르기 시작하는 전압과 전하가 이동하는 특성 등이 비슷하게 나타났다. 새 소재로 만든 전극도 기존 금속 전극처럼 전류를 조절할 수 있음을 확인한 것이다.전극을 여러 개 한꺼번에 만드는 시험도 했다. 하나의 기판에 IGZO 트랜지스터 23개를 배치하고, 한 번의 도안 가공으로 각 트랜지스터에 필요한 전극을 모두 만들었다. 그 결과 23개가 모두 정상적으로 작동했다.안정성 시험에서는 IGZO 트랜지스터가 게이트 전압을 400회 연속으로 구동한 뒤에도 안정적인 성능을 유지했다. MoS₂ 트랜지스터 역시 약 1년 동안 대기 중에 보관한 뒤에도 MOF 게이트의 작동 특성이 유지됐다.< 연구 모식도, AI 생성 > 이번 연구는 MOF를 실제 반도체에서 전류를 켜고 끄는 전극으로 만들었다는 데 의미가 있으며, 향후에는 MOF의 구성 성분을 바꿔 소자가 요구하는 특성에 맞는 전극을 설계하는 방향으로 확장할 가능성을 보여줬다. 연구팀은 다양한 전도성 MOF로 적용 범위를 넓히고, 대면적 박막의 균일성과 미세 패터닝 정밀도, 공정 재현성과 장기 신뢰성을 검증해 맞춤형 반도체 전극으로 발전시킬 계획이다.KAIST 박선아 교수는 “이번 연구는 전도성 MOF가 단순히 전기가 흐르는 신소재에 머무르지 않고, 기존 반도체 공정으로 가공해 실제 전계효과 트랜지스터의 전극으로 사용할 수 있음을 보여준 연구이다”며 “앞으로 소자의 목적에 맞춰 전자적 특성을 설계할 수 있는 맞춤형 전극으로 발전시켜 차세대 반도체 소자에 폭넓게 활용할 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다.이번 연구에는 POSTECH 이현우 박사가 제1저자로, KAIST 화학과 박선아 교수, POSTECH 화학과 최희철 교수, 국립부경대학교 융합소재공학부 박지훈 교수가 교신저자로 참여했다. 연구 결과는 재료과학 분야 국제학술지 ‘어드밴스드 머티리얼즈(Advanced Materials)’에 9월 15일 게재됐다.※ 논문명: Lithography–Compatible Conductive Metal–Organic Frameworks for Scalable Electronics, DOI: 10.1002/adma.75003※ 저자 정보: 이현우 박사(POSTECH, 제1저자), 이한주 박사(연세대학교, 제2저자), 최명근 박사(POSTECH, 제3저자), 최희철 교수(POSTECH, 교신저자), 박지훈 교수(국립부경대학교, 교신저자), 박선아 교수(KAIST, 교신저자)한편, 이번 연구는 한국연구재단(NRF)의 ‘탑-티어’ 및 ‘글로컬 R&D’ 과제의 지원을 받아 수행됐다. 출처 : https://researchnews.kaist.ac.kr/researchnews/html/news/?mode=V&mng_no=68570

[연구]빛 에너지 오래 붙잡는 ‘전자의 대기실’ 찾았다​

< (왼쪽부터 )김효주 박사과정생, 이준호 박사과정생, 오한얼 박사과정생, 우태균 박사과정생, 김태규 KAIST 화학과 교수 > 햇빛으로 수소를 만들려면, 빛에서 얻은 에너지를 반응에 쓰일 때까지 붙잡아 둬야 한다. 하지만 빛을 받아 에너지를 얻은 전자가 원래 자리로 금세 돌아가면, 그 에너지를 활용하기 어렵다. 우리 대학 공동연구진은 빛을 받아 화학반응을 돕는 소재 속 작은 빈자리가 ‘전자의 대기실’처럼 작용해, 빛 에너지를 활용할 시간을 벌어주는 원리를 밝혀냈다.우리 대학은 화학과 김태규 교수 연구팀이 경희대학교(총장 김진상) 김태우 교수, 가톨릭대학교(총장 최준규) 김중한 교수, 포항가속기연구소(소장 김재영) 이재혁 박사 연구팀과 공동으로 이산화티타늄 속 ‘산소 결함’이 전자를 오래 유지하도록 돕는 원리를 규명했다고 25일 밝혔다. 산소 결함은 소재를 구성하는 산소 원자가 빠져 생긴 빈자리를 뜻한다.< 산소 결함으로 인해 생성된 깊은 트랩 상태에 의한 광유도 전하 재결합 지연 > 이산화티타늄은 빛을 받으면 화학반응을 촉진하는 ‘광촉매’의 대표적인 소재다. 태양광을 이용해 수소를 생산하거나 이산화탄소를 유용한 물질로 바꾸고, 오염물질을 분해하는 기술에 활용할 수 있어 친환경 에너지·환경 분야에서 연구되고 있다.이 소재에 빛을 비추면 전자가 에너지를 얻어 이동하고, 전자가 떠난 자리에는 ‘정공’이 생긴다. 정공은 쉽게 말해 전자가 비운 자리다. 전자와 정공은 각각 화학반응에 쓰일 수 있지만, 반응에 참여하기 전에 전자가 정공을 다시 채우면 빛에서 얻은 에너지를 활용할 기회를 잃는다. 이를 ‘재결합’이라고 한다. 따라서 전자와 정공이 곧바로 재결합하지 않도록 해 반응에 활용할 시간을 확보하는 것이 중요하다.연구팀은 산소 일부가 빠져 푸른빛을 띠는 ‘블루 이산화티타늄(blue TiO₂)’에 주목했다. 이 소재의 산소 결함은 전자가 잠시 머무는 자리가 될 수 있다. 정공이 ‘전자가 비운 자리’라면, 산소 결함은 ‘산소 원자가 빠진 자리’로 서로 다르다. 이번 연구에서는 산소 결함이 전자를 어떻게 붙잡고 재결합을 늦추는지 살펴봤다.이를 위해 포항가속기연구소의 4세대 방사광가속기인 ‘엑스선 자유전자레이저(X-ray Free Electron Laser)’를 활용했다. 초고속 카메라로 순간적인 움직임을 포착하듯, 매우 짧은 엑스선 펄스로 빛을 받은 소재 내부의 변화를 추적하는 장치다. 연구팀은 티타늄 원자 주변의 변화를 1,000조분의 1초인 ‘펨토초(femtosecond)’ 단위로 관찰했다. 여기에 빛의 흡수 변화를 측정하는 광학 분석과 컴퓨터 계산을 결합했다.그 결과 일반 이산화티타늄과 블루 이산화티타늄 모두 빛을 받은 직후에는 전자가 빠르게 에너지를 일부 잃고 일시적으로 붙잡혔다. 차이는 그다음 과정에서 나타났다. 블루 이산화티타늄에서는 산소 결함의 영향으로 전자가 더욱 안정적으로 붙잡히는 ‘깊은 포획 상태’가 형성됐다.이는 공이 얕은 홈보다 움푹한 곳에서 쉽게 빠져나오지 못하는 모습에 비유할 수 있다. 다만 실제로 소재에 깊은 구멍이 생긴다는 뜻은 아니다. 전자가 쉽게 벗어나기 어려운 에너지 상태에 놓인다는 의미다. 이 상태가 ‘전자의 대기실’ 역할을 하면서 정공과의 재결합을 늦춘 것이다.< 펨토초 X-선으로 본 이산화티타늄에서의 산소 결함과 전하 수명 간 관계 규명 연구, AI 생성 이미지 > 실제로 블루 이산화티타늄의 전자는 약 1.5나노초에 걸쳐 더욱 안정적으로 붙잡히는 ‘깊은 포획 상태’로 이동했다. 1나노초는 10억 분의 1초로, 눈 깜짝할 사이보다 훨씬 짧은 시간 안에 전자가 ‘대기실’에 자리 잡는 셈이다. 이후 전자와 정공이 다시 만나는 재결합은 일반 이산화티타늄보다 약 2.5배 느리게 일어났다. 이는 전자가 빛에서 얻은 에너지를 잃기까지 더 오래 유지돼, 화학반응에 활용될 기회가 늘어날 수 있다는 의미다.전자가 붙잡히는 과정에서는 주변 원자들의 배열도 함께 변했다. 이는 산소가 빠진 빈자리와 주변 원자 구조의 변화가 함께 전자를 안정적으로 유지하는 데 관여한다는 의미다.이번 연구는 산소 결함이 전자를 붙잡는 과정부터 주변 원자 구조의 변화, 재결합이 늦어지는 결과까지 연결해 밝혔다는 데 의미가 있다. 앞으로 산소 결함의 양과 분포를 조절해 전자를 오래 유지하는 광촉매를 설계하는 데 활용될 수 있다.연구팀은 이번 결과가 태양광 수소 생산과 이산화탄소 전환, 오염물질 분해 등에 필요한 고효율 광촉매 개발에 도움이 될 것으로 기대한다. 실제 성능을 높이려면 오래 붙잡힌 전자가 화학반응에도 효과적으로 참여하는지 후속 연구로 확인해야 한다.< 연구개요 및 기대효과, AI 생성 이미지 > 김태규 교수는 “이번 연구는 소재 속 산소가 빠진 빈자리가 단순한 결함이 아니라, 전자를 오래 유지하도록 돕는 중요한 역할을 한다는 사실을 밝혀낸 것”이라며 “앞으로 소재의 미세한 구조를 조절해 빛 에너지를 보다 효과적으로 활용하는 광촉매를 설계하는 데 도움이 될 것으로 기대한다”고 말했다.이번 연구에는 KAIST 화학과 우태균 박사과정생이 제1저자로, KAIST 김태규 교수, 경희대학교 김태우 교수, 가톨릭대학교 김중한 교수, 포항가속기연구소 이재혁 박사가 공동 교신저자로 참여했다. 연구 결과는 국제학술지 ‘미국화학회지(Journal of the American Chemical Society, JACS)’에 2026년 9월 17일 온라인 게재됐다.※ 논문명: Femtosecond X-ray Tracking of Oxygen Vacancy-Driven Shallow-to-Deep Trap Transition and Its Impact on Charge Carrier Dynamics in Blue TiO₂, DOI: 10.1021/jacs.6c10078※ 주요 저자정보: 우태균(KAIST 화학과 박사과정, 제1저자), 김태규(KAIST 화학과 교수, 교신저자), 김태우(경희대학교 교수, 교신저자), 김중한(가톨릭대학교 교수, 교신저자), 이재혁(포항가속기연구소 박사, 교신저자)이번 연구는 한국연구재단 중견연구자지원사업, 과학기술정보통신부 이노코어(InnoCORE) 사업, 삼성미래기술육성사업, KAIST 세대 간 협력연구실(Cross-Generation Collaborative Lab) 사업의 지원을 받아 수행됐다. 실험은 과학기술정보통신부가 지원하는 포항가속기연구소의 엑스선 자유전자레이저 실험시설을 활용해 진행됐다. 출처 : https://researchnews.kaist.ac.kr/researchnews/html/news/?mode=V&mng_no=68550

[연구]늦여름 200km 더 올라온 비구름… 한반도 ‘폭우·폭염’ 동시 발생 위험 경고​

< (왼쪽부터) 문수연 박사, 김형준 교수 > 비가 얼마나 세게 오느냐만큼, 비를 몰고 오는 전선이 어디에 머무느냐도 중요하다. 우리 대학 공동연구진이 47년간의 기후자료를 분석한 결과, 동아시아 여름 전선이 북상하면서 한반도에서 비와 무더위가 같은 날 나타날 가능성이 커진 것으로 나타났다. 특히 늦여름에는 전선의 평균 위치는 최근 20년이 과거 20년보다 약 213km 북쪽에 형성됐다. 앞으로 여름철 재해 대책을 세울 때는 늦여름까지 침수 예방과 온열질환 관리를 함께 고려해야 한다는 분석이다.우리 대학은 AI미래학과 김형준 교수(KAIST 기후-환경-에너지연구소 소장) 연구팀이 아태기후센터(원장 하경자) 문수연 박사·김옥연 박사와 공동연구를 통해, 1979년부터 2025년까지 47년간의 고해상도 기후 재분석자료를 분석해 동아시아 여름 전선의 장기적인 북상 추세와 이에 따른 복합재해 위험 증가를 규명했다고 23일 밝혔다.서로 다른 성질의 공기가 만나 생기는 경계인 ‘전선’은 동아시아 여름철 비의 약 40%를 만들어내며, 6월과 9월에는 그 비중이 절반에 달한다. 매년 여름 겪는 장마전선도 이에 속한다. 2024년 여름, 군산에 시간당 131.7mm의 물폭탄이 쏟아지고 수도권에 이틀간 600mm가 넘는 비가 내리면서 동시에 역대급 폭염까지 기승을 부린 것도 이와 무관하지 않다.그동안 기상 연구는 주로 온난화로 인해 ‘비가 얼마나 세졌는가’에 집중해왔다. 연구팀 역시 과거 연구에서 동아시아 전선 호우 강도가 강해졌음을 밝힌 바 있다. 하지만 비구름의 ‘위치’가 어떻게 변해왔는지에 대한 연구는 부족했다. 전선이 조금만 위아래로 움직여도 어느 동네가 물난리를 겪을지, 어느 동네가 찜통더위에 시달릴지가 확연히 달라진다.연구팀은 유럽중기예보센터(ECMWF)의 고해상도(약 25km) 기후 재분석자료(ERA5)에 전선 자동 탐지 알고리즘을 적용해, 47년간 6시간 간격으로 동아시아 여름 전선의 위치를 추적했다.< 동아시아 여름 전선 위치의 계절 변화와 장기 북상 > 연구팀은 일기도의 전선 위치와 비교함으로써 검증한 결과, 근 20년(2006~2025년)의 여름 전선은 과거 20년(1979~1998년)보다 여름 내내 더 북쪽에 자리 잡은 것으로 나타났다.특히 장마 절정기(6월 25일~7월 15일)에는 평균 약 146km, 늦여름(9월 10~30일)에는 무려 약 213km나 북상했다. 과거 늦여름 비구름이 중국 양쯔강이나 제주도 남쪽에 머물렀다면, 최근에는 한반도 남부까지 훌쩍 올라온 것이다. 이러한 비구름의 북상은 바다 온도 상승과 바람의 변화 등 복합적인 요인이 작용한 결과다.비구름이 위로 올라오면서 비와 더위의 지도도 바뀌었다. 장마철 비구름이 북상하면 한반도를 비롯한 북쪽엔 비가 늘고, 남쪽은 체감 더위가 심해졌다. 특히 늦여름엔 그 영향이 더 커져, 전선이 북상한 해에는 한반도에 비가 쏟아지는 동시에 체감 더위도 0.4℃ 이상 오르는 현상이 나타났다. 기온뿐만 아니라 습도까지 고려한 체감 더위 지표(습구흑구온도, WBGT)가 높아졌다는 것은 땀이 잘 마르지 않아 느끼는 불쾌감과 열사병 위험이 그만큼 커졌다는 뜻이다.< 전선 위치 변화에 따른 전선성 강수와 체감 더위(WBGT)의 반응 > 특히 늦여름 전선이 북쪽에 위치한 해에는 평년 수준 이상의 강수와 더위가 같은 날 함께 나타나는 날이 전선이 남쪽에 머문 해보다 약 8~19배 많았다. 장기 추세를 제거한 뒤에도 약 3~9배로 유의미하게 높아, 이 현상이 단순히 강수와 기온이 각각 증가한 결과만은 아님을 보여줬다.< 전선 북상과 관련된 기후 조건 요약 > < 연구이미지 (AI 생성) > 김형준 교수는 “이번 연구는 전선의 ‘세기’뿐 아니라 ‘위치’가 바뀌고 있으며, 그 결과 같은 여름이라도 비와 더위가 찾아오는 장소와 시기가 달라지고 있음을 보여준다”며 “특히 9월은 그동안 여름철 재해 대비의 사각지대였던 만큼, 늦여름 폭우와 폭염을 하나의 복합 위험으로 묶어 관리하는 포괄적인 적응 전략이 필요하다”고 말했다.해당 연구는 아태기후센터 문수연 박사가 제1저자 및 교신저자로, AI미래학과 김형준 교수가 교신저자로 참여한 이번 연구는 국제학술지 ‘npj 기후·대기과학(npj Climate and Atmospheric Science)’에 게재되었다.※ 논문명: Recent change in northward migration of the East Asian summer front and increased compound wet–hot conditions, DOI: https://doi.org/10.1038/s41612-026-01570-x※ 저자: 문수연(아태기후센터, 제1저자·교신저자), 김옥연(아태기후센터), 김형준(KAIST, 교신저자)※ 관련 동영상링크: https://drive.google.com/file/d/1Zxkk-v4YSJ0CzCneXYIkz3Ygl-yrrnjJ/view이번 연구는 한국연구재단의 AI기반미래기후기술개발원천연구사업과 기상청 연구개발사업(아태기후센터 기후정보서비스)의 지원을 받아 수행됐다. 출처 : https://researchnews.kaist.ac.kr/researchnews/html/news/?mode=V&mng_no=68510

[연구]자석에 반응하는 청색 OLED 빛 살폈더니, 오래갈 스마트폰 화면이 보인다​

< 자기장 전계발광 측정 장치 및 청색 인광 OLED 샘플. 유승협 교수(좌)와 지정민 박사(우) > 스마트폰과 TV 화면을 오래 밝히는 OLED, 자석의 힘으로 미리 골라낼 수 있을까? 우리 대학 연구진이 자기장의 영향으로 나타나는 미세한 밝기 변화를 분석해 OLED 수명을 예측하는 기술을 개발했다. 오래 켜놓고 시험해야 했던 부담을 줄여, 오래가는 디스플레이 개발을 도울 것으로 기대된다.전기및전자공학부 유승협 교수 연구팀이 경희대학교(총장 김진상) 권장혁 교수 연구팀, 국립한밭대학교(총장 오용준) 이재현 교수 연구팀, ㈜ASTA(대표이사 조응준) 연구진과 공동으로 자기장에 따른 밝기 변화를 이용해 청색 인광 OLED의 수명을 예측하는 방법을 개발했다고 22일 밝혔다.OLED는 전류를 흘리면 스스로 빛을 내는 소자로, 스마트폰과 TV 화면에 사용된다. 화면은 빨강·초록·파랑 빛을 조합해 다양한 색을 표현한다. 이번 연구 대상인 ‘청색 인광 OLED’는 전기 에너지를 효율적으로 활용해 파란빛을 내는 소자다. 높은 효율과 함께 긴 수명을 확보하는 것이 중요한 개발 과제다.기존에는 OLED가 얼마나 오래가는지 확인하려면 수십~수백 시간 켜놓고 밝기가 얼마나 줄어드는지 지켜봐야 했다. 결과를 얻기까지 시간이 오래 걸리고, 시험 과정에서 소자의 성능도 떨어진다는 어려움이 있었다.연구팀은 자기장이 OLED의 밝기를 미세하게 바꾸는 현상에 주목했다. OLED 내부에서는 전기를 띤 입자들이 만나 재결합하는 과정에서 빛을 만드는데, 자기장이 이 과정에 영향을 줄 수 있기 때문이다.연구팀은 OLED에 일정한 전류를 흘려 빛을 내게 한 뒤, 전자석을 이용하여 자기장의 세기를 바꾸면서 밝기 변화를 정밀하게 측정했다. 이번 실험에서는 자기장의 영향을 받으면 OLED가 조금 더 밝아졌다. 연구팀은 이 변화에 섞여 있는 여러 반응 가운데 수명 저하와 밀접한 부분을 분리해 하나의 평가 수치로 만들었다.< 자기장에 따른 OLED 발광 변화 측정과 수명 예측 원리 > 이를 같은 발광 물질로 만들되 내부 구조가 다른 네 종류의 청색 인광 OLED에 적용했다. 그 결과, 처음부터 밝기의 자기장 반응이 작게 나타난 소자가 실제 장시간 구동 시험에서도 더 오래 초기 휘도를 유지했다. 자기장에 대한 밝기 반응이 OLED의 수명을 가늠하는 단서가 된 것이다.핵심은 자기장으로 OLED의 수명을 늘린 것이 아니라, 자기장에 반응하는 모습을 검사해 오래갈 OLED를 미리 구별했다는 점이다. 눈으로 보기 어려운 작은 밝기 변화를 측정하고 분석해, 소자가 얼마나 오래 작동할지 판단할 근거를 얻었다.연구팀은 이러한 반응이 나타나는 원인도 분석했다. OLED를 오래 사용하면 내부 유기 분자의 결합이 끊어지면서 빛을 내는 과정을 방해하는 결함이 생길 수 있다. 분자 시뮬레이션과 분석을 통해 이러한 결함이 발광 과정에 영향을 주고, 그 영향이 자기장에 대한 밝기 반응에도 반영될 수 있음을 설명했다.이번 기술은 디스플레이 기업과 연구소가 새로운 OLED를 개발하는 과정에서 활용할 수 있다. 예를 들어 같은 발광 물질로 내부 구조가 다른 여러 시제품을 만들었을 때, 초기 측정으로 오래갈 가능성이 높은 구조를 골라 후속 개발에 집중할 수 있다. 모든 시제품을 오랫동안 켜놓고 결과를 기다려야 하는 부담을 줄여 개발 시간과 비용을 절감하는 데 도움이 될 것으로 기대된다.다만 이번에 확인한 관계를 다양한 OLED에 적용하려면 추가 검증이 필요하다. 소재나 내부 구조가 달라지면 자기장에 주로 반응하는 요인도 달라질 수 있어, 적용 대상에 맞는 분석이 요구된다.< 연구 개요 이미지 (AI 생성) > 유승협 교수는 “이번 성과는 OLED 개발 초기 단계에서 수명이 우수한 소재와 소자 구조를 빠르게 선별하는 데 활용될 수 있다”고 설명했다. 이어 “앞으로 다양한 조건에서 검증을 거치면 고효율·장수명 청색 OLED 개발을 뒷받침하면서, 제품에 손상을 주지 않는 평가 기술로 활용될 것으로 기대한다”고 말했다.이번 연구는 KAIST 지정민 박사가 제1저자로 주도하고, 유승협 교수가 교신저자로 참여했다. 연구 결과는 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)’에 9월 30일 온라인 게재됐다.※ 논문명: Magnetic Electroluminescent Response as a Predictive Indicator of Operational Lifetime in Phosphorescent Blue OLEDs, DOI: 10.1038/s41467-026-78180-x이번 연구는 산업통상자원부 산업기술혁신사업(디스플레이혁신공정플랫폼구축사업)의 지원을 받아 수행됐다.  출처 : https://researchnews.kaist.ac.kr/researchnews/html/news/?mode=V&mng_no=68450

[연구]"우주에서도 안약을 쏙"… 중력 필요없는 웨어러블 안약 패치 개발​

< (왼쪽부터) 바이오및뇌공학과 전재훈 박사과정, 바이오및뇌공학과 정기훈 교수, 분당서울대학교병원 우세준 교수 > 지구에서는 고개를 젖히고 안약 한 방울을 눈에 떨어뜨리면 되지만, 중력이 거의 없는 우주에서는 이마저 쉽지 않다. 액체가 아래로 떨어지지 않아 일반적인 방식으로 안약을 넣기 어렵기 때문이다. 우리 대학 연구진이 우주에서도 사용할 수 있도록 중력에 의존하지 않고 안약을 눈에 전달하는 착용형 패치를 개발했다.< 무중력 환경에서 사용하기 위한 부착형 안약 전달 패치 (좌), 구조 (중앙) 및 사진 (우) > 우리 대학은 바이오및뇌공학과 정기훈 교수 연구팀이 분당서울대학교병원 우세준 교수 연구팀과 공동으로, 우주 환경의 제약을 고려한 웨어러블 안약 전달 패치를 개발했다고 21일 밝혔다.장기간의 우주 탐사에서는 우주인이 의료진의 직접적인 도움 없이 건강을 관리할 수 있는 기술이 중요하다. 특히 우주에서는 미세중력의 영향으로 체액이 머리 쪽으로 이동하면서 눈의 구조와 시각 기능에 변화가 나타날 수 있다. 그러나 지구에서 사용하는 일반적인 점안 방식은 안약 방울이 중력에 의해 떨어지는 원리에 의존해 우주에서 그대로 사용하기 어렵다.연구팀은 이러한 문제를 해결하기 위해 액체가 흐르는 미세한 통로와 화학반응으로 압력을 만드는 장치를 하나의 유연한 패치에 결합했다. 패치를 착용하고 작동 부위를 누르면 내부에서 발생한 기체의 압력이 안약을 눈으로 전달하는 방식이다.작동 원리는 비타민 C와 베이킹소다의 반응에 있다. 비타민 C인 아스코르빈산과 베이킹소다의 주성분인 탄산수소나트륨이 물과 만나면 이산화탄소 기체가 발생한다. 이때 생기는 압력이 미세한 통로를 따라 안약을 밀어낸다. 중력으로 안약을 떨어뜨리는 대신 패치 내부에서 만든 압력을 이용하는 것이다.화학반응이 일어나는 공간과 안약이 담긴 공간 사이에는 기체는 통과시키고 액체는 차단하는 필터를 배치했다. 반응 물질과 안약이 섞이지 않도록 분리하면서 기체의 압력을 전달하는 구조다. 외부 펌프나 전기 구동 장치가 필요 없어 장비 사용이 제한되는 환경에서의 활용을 기대할 수 있다.연구팀은 중력 방향을 달리한 조건에서도 패치가 일정한 안약 방출 성능을 유지하는 것을 확인했다. 사람이 패치를 착용한 상태에서 진행한 평가에서도 일반적인 점안 방식과 유사한 수준의 약물 전달 성능을 보였다. 이를 통해 중력 방향에 구애받지 않는 안약 전달 방식의 가능성을 확인했다.< 제작한 패치의 약물 전달 성능 검증을 위한 사람 대상 실험 결과 > 이번 연구는 우주 환경에서 스스로 안약을 넣을 수 있는 개인용 약물 전달 기술을 제시했다는 데 의미가 있다. 다만 이번 성과는 중력 방향을 달리한 실험과 인체 착용 평가를 통해 확인한 것으로, 실제 우주 환경에서의 사용 가능성은 후속 검증이 필요하다.활용 범위는 지상으로도 넓어질 수 있다. 파킨슨병 환자처럼 손떨림이 있거나 신체적 제약으로 안약 용기를 눈에 맞춰 조작하기 어려운 사람들에게도 점안을 돕는 수단이 될 것으로 기대된다.< 연구 이미지 (AI 생성) > 정기훈 교수는 “이번 연구에서 개발한 유연 안약 주입 패치는 별도의 복잡한 장비 없이 약물을 전달할 수 있는 웨어러블 플랫폼으로, 향후 우주의학을 비롯한 다양한 환경에서의 의료 기술로 확장될 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다.이번 연구에는 KAIST 바이오및뇌공학과 전재훈 박사과정 학생이 제1저자로 참여했다. 연구 결과는 국제학술지 ‘센서스 앤 액추에이터스 B: 케미컬(Sensors and Actuators B: Chemical)’에 10월 7일 온라인 게재됐다.※ 논문명: Wearable self-instillation microfluidic eyedrop patch for space medicine, DOI: https://doi.org/10.1016/j.snb.2026.140885※ 시연 영상 링크： https://drive.google.com/file/d/13ELQ9Yi6aI7DwNv6HM3dR1AELzxZ9eyF/view?usp=sharing이번 연구는 한국형 ARPA-H (RS-2024–00512384), 중견연구사업 (RS-2025–00523089), 소재부품개발사업 (RS-2024-00432381)의 지원을 받아 수행됐다. 출처 : https://researchnews.kaist.ac.kr/researchnews/html/news/?mode=V&mng_no=68410

[연구]구름에 가린 땅도 사진처럼 선명히…위성영상 빈틈 메우는 AI 나왔다​

< (왼쪽부터) 전기및전자공학부 김문철 교수, 정보전자연구소 도정혁 박사 > 우주에서 지구를 촬영한 위성영상은 구름에 가려 지상이 보이지 않거나, 촬영 방식에 따라 일반 사진과 달라 알아보기 어려울 때가 있다. 우리 대학 연구진이 다양한 지형과 도시의 모습을 학습해, 구름에 가려진 영상을 복원하고 레이더 영상을 일반 사진처럼 바꿔주는 인공지능(AI)을 개발했다. 위성영상을 만드는 과정에서 익힌 지식을 여러 영상 처리 작업에 활용한 것으로, 재난 대응과 환경 감시에 위성자료의 쓰임을 넓힐 것으로 기대된다.우리 대학은 전기및전자공학부 김문철 교수 연구팀이 위성영상의 생성·복원·변환에 활용할 수 있는 AI ‘지오코어-9B(GeoCore-9B)’를 개발했다고 20일 밝혔다. 이 AI의 핵심 모델은 학습하면서 약 90억 개의 모델 매개변수를 조정해 영상의 특징을 익힌다. 지오코어-9B(GeoCore-9B)는 방대한 위성자료를 미리 학습한 뒤 여러 작업에 맞춰 활용할 수 있어, 다양한 AI 기술의 바탕이 되는 ‘파운데이션 모델’에 해당한다.< GeoCore-9B의 연구 활용 이미지 > 위성영상은 산림과 도시의 변화를 관찰하고, 홍수나 산불 등 재난에 대응하는 데 중요한 자료다. 하지만 햇빛이 지표에 반사되는 모습을 촬영하는 광학영상은 구름이 짙거나 밤이면 지상을 관측하기 어렵다. 전파를 쏘고 되돌아오는 신호로 지상을 관측하는 합성개구레이더(SAR)는 밤이나 구름이 낀 날에도 지구 지표면의 영상 자료를 확보할 수 있지만, 영상의 밝기와 패턴이 일반 사진과 달라 해석하기 어렵다.연구팀은 이러한 위성자료를 처리할 공통 기반을 만들기 위해, 영상 생성을 담당하는 핵심 모델을 지구관측 데이터로 처음부터 학습했다. 일반 사진 생성 모델의 핵심 부분을 가져와 수정하는 대신, 위성에서 내려다본 지형과 산림, 항구 및 도시의 모습을 바탕으로 새롭게 학습한 것이다.학습에는 전 세계 위성영상과 각 영상의 내용을 설명하는 문장을 짝지은 자료 1,000만 쌍을 활용했다. 예를 들어 항구 사진에 배와 창고가 모여 있다는 설명을 붙이고, 농촌 사진에는 논밭 사이로 도로가 이어진다는 설명을 붙이는 식이다. AI는 이처럼 방대한 ‘설명이 붙은 지구 사진첩’을 학습하며 다양한 지형과 도시의 특징을 익혔다.< 사전학습에서 작업별 활용으로 이어지는 과정 > 이번 연구의 주요 특징은 AI가 영상에 무엇이 있는지뿐 아니라, 지구상의 어디를 얼마나 넓게 보고 있는지도 함께 학습하도록 했다는 점이다. 위성영상에서는 비슷한 모양이라도 실제 크기에 따라 작은 건물일 수도, 대규모 산업시설일 수도 있다. 따라서 촬영 위치와 공간 규모를 함께 반영하는 것이 중요하다.이를 위해 연구팀은 설명 문장과 함께 위도·경도, 지상표본거리(GSD)를 학습에 활용했다. 위도·경도는 지구상의 위치를, 지상표본거리는 영상의 가장 작은 단위인 한 픽셀이 실제 지상에서 어느 정도 크기에 해당하는지를 알려준다. 예를 들어 지상표본거리가 1미터라면 한 픽셀은 지상의 가로·세로 약 1미터 범위를 나타낸다. AI는 이러한 정보를 바탕으로 위치와 공간 규모에 맞는 영상을 생성하도록 학습했다.지형과 도시의 구조를 더 잘 표현하도록 돕는 학습 방법도 적용했다. 위성영상 전문 AI가 파악한 특징을 생성 모델이 참고하도록 한 ‘지리공간 의미 정렬’ 기법이다. 도로의 연결이나 농경지의 경계처럼 영상 속 구조를 더 잘 익히도록 학습 기준을 제공하는 방식이다.연구팀은 이렇게 학습한 지오코어-9B를 구름 제거와 레이더 영상 변환에 각각 맞춰 추가 학습했다. 이때 핵심 모델은 유지하고 작은 추가 부분을 학습하는 ‘로라(LoRA)’ 방식을 활용했다. 작업마다 대형 AI 전체를 처음부터 다시 학습하는 부담을 줄이기 위한 방법이다.공개 위성자료로 성능을 평가한 결과, 지오코어-9B는 구름에 가려진 영상을 복원하는 실험에서 기준 영상과의 밝기·색상 및 구조적 유사성을 평가하는 주요 지표에서 기존 전문 모델보다 우수한 성능을 보였다. 레이더 영상을 광학영상 형태로 바꾸는 실험에서도 생성 영상의 품질과 세부 구조를 평가하는 일부 지표에서 가장 좋은 결과를 기록했다.< 구름 낀 관측 영상의 복원 결과 > < 지상표본거리에 따른 위성영상 변화 > 이번 성과는 위성영상을 생성하며 배운 지식을 실제 관측 영상의 복원과 변환에도 활용할 수 있음을 보여준다. 향후 구름이나 촬영 방식 때문에 활용하기 어려웠던 자료의 쓰임을 넓히고, 재난 지역의 상황 파악과 산림·농경지·도시 변화 관찰을 지원할 것으로 기대된다. 공통 모델을 여러 작업에 맞춰 활용함으로써 개별 AI를 새로 개발하는 비용과 시간을 줄일 수 있다.연구팀은 앞으로 더 다양한 센서와 지역에서 성능을 확인하고, 실제 재난 대응에 활용하기 위해, 홍수나 건물 파손, 산불, 도시확장 등의 지형 변화를 정확하게 예측하는 연구와 감시/정찰을 위한 국방 분야 응용 연구로도 적용 범위를 넓힐 계획이다.< 연구 이미지 (AI 생성) > 김문철 교수는 “위성영상의 촬영 위치와 실제 지형의 크기까지 학습해, 하나의 AI를 구름 제거와 영상 변환 등 여러 작업에 활용하도록 했다”며, “앞으로 날씨나 촬영 방식 때문에 활용하기 어려웠던 위성자료의 쓰임을 넓혀 재난 상황 파악과 산림·도시 변화 관찰에 도움이 될 것으로 기대한다”고 말했다.이번 연구는 KAIST 정보전자연구소 도정혁 박사가 제1저자로 주도하고, 전기및전자공학부 김문철 교수가 교신저자로 참여했다. 연구 결과는 인공지능 분야 주요 국제학술대회인 뉴립스(NeurIPS) 2026에 채택됐으며, 논문은 2026년 8월 3일 온라인 논문 공개 사이트 아카이브(arXiv)에 사전 공개됐다.※ 논문명: GeoCore-9B: Towards Geo-Aware Generative Foundation Models in Earth Observation. DOI: https://doi.org/10.48550/arXiv.2608.01896※ 저자: Jeonghyeok Do, Munchurl Kim이번 연구는 과학기술정보통신부와 정보통신산업진흥원의 ‘첨단 GPU 활용 지원 사업’을 통해 고성능 연산 자원을 지원받아 수행됐다. GPU는 많은 계산을 동시에 처리하는 반도체로, 대규모 AI 학습에 활용된다. 출처 : https://researchnews.kaist.ac.kr/researchnews/html/news/?mode=V&mng_no=68370