[연구]빛만 비추면 버튼이 솟아오른다​

< (왼쪽부터) KAIST 기계공학과 오일권 교수, 김현수 석사과정 > 전선도 구동 장치도 없다. 빛만 비추면 금속 표면이 버튼처럼 스스로 솟아오른다. 우리 대학 연구진이 빛을 잘 흡수하기 위한 별도의 코팅 없이도 빛만으로 형태를 바꾸는 금속 구조를 개발했다. 실제 버튼처럼 솟아오르는 금속 구조는 촉각 인터페이스와 형상 디스플레이는 물론, 차세대 웨어러블 기기와 소프트 로봇 개발에 새로운 가능성을 열 것으로 기대된다.우리 대학은 기계공학과 오일권 교수 연구팀이 하나의 UV(자외선, Ultraviolet) 레이저 공정만으로 평평한 니켈-티타늄 형상기억합금(SMA, Shape Memory Alloy, 일정 온도 이상에서 원래 형태를 기억해 되돌아가는 특수 금속) 시트를 빛을 받으면 스스로 입체 구조로 변하는 메타모핑(Meta-morphing, 외부 자극에 따라 미리 설계한 형태로 변형되는) 구조로 만드는 기술을 개발했다고 20일 밝혔다.차세대 웨어러블 기기와 소프트 로봇은 얇고 가벼우면서도 필요할 때 원하는 형태로 자유롭게 변형될 수 있는 기술이 핵심이다. 이러한 기술은 형상 디스플레이와 적응형 표면(필요에 따라 형태가 변하는 표면), 웨어러블 인터페이스, 소프트 로봇 등 다양한 미래 기술의 기반이 될 것으로 주목받고 있다.연구팀은 평평한 금속판에 정교한 절개와 접힘 패턴을 설계해 미리 정한 입체 모양으로 변형되도록 구현했다. 이는 종이를 오려 입체 구조를 만드는 키리가미(Kirigami) 원리를 금속에 적용한 것이다.형상기억합금은 가볍지만 큰 힘을 낼 수 있어 웨어러블 기기와 소프트 로봇의 핵심 구동 소재로 활용되고 있다. 그러나 기존 기술은 이 금속이 빛을 충분히 흡수하지 못해 별도의 광흡수 코팅이 필요했다. 그래핀 산화물(Graphene Oxide)이나 질화티타늄(TiN) 같은 코팅은 반복 사용하면 벗겨질 수 있고, 제작 공정이 복잡하며 반응 속도를 떨어뜨릴 수 있다는 한계가 있었다.연구팀은 이를 해결하기 위해 UV 레이저 미세가공 기술을 활용했다. 레이저를 한 번 조사하는 것만으로 금속을 원하는 형태로 가공하는 동시에 표면이 빛을 잘 흡수하도록 만들어, 별도의 광흡수 코팅이 필요 없는 제작 방식을 구현했다.< UV 레이저 기반 광열 형상기억합금 메타모핑 구조의 설계 및 구동 개념도 > 이번 연구의 핵심은 금속이 얼마나 변형될지 뿐만 아니라 어떤 순서로 형태를 바꿀지까지 하나의 금속 안에 미리 설계했다는 점이다. 연구팀은 레이저 가공 방식을 조절해 같은 빛을 비춰도 어떤 부분은 먼저, 다른 부분은 나중에 변형되도록 구현했다. 별도의 전기 신호나 복잡한 제어장치 없이도 금속 스스로 정해진 순서에 따라 형태를 바꾸도록 만든 것이다.연구팀은 이 기술을 근적외선(NIR, Near Infrared) LED와 결합해 화면 일부가 실제로 솟아오르는 형상 디스플레이(화면이 실제로 입체 형태로 변하는 디스플레이)와 햅틱(Haptic, 촉각을 전달하는 기술) 인터페이스를 구현했다. 문자 'K→A→I→S→T'를 순차적으로 표시하고, 손끝으로 방향을 안내하는 촉각 신호를 구현하는 데도 성공했다.< 형상기억합금 메타모핑 구조로 선택적 광입력을 통해 각 유닛을 독립 구동하여 문자 패턴(K→A→I→S→T)구현 > 오일권 교수는 "이번 기술은 별도의 코팅 공정 없이 단일 금속 소재 안에 기계적 변형과 광학적 특성을 동시에 새겨 넣은 새로운 제조 플랫폼"이라며 "빛만으로 형상을 자유롭게 제어할 수 있어 적응형 표면, 인터랙티브 햅틱 인터페이스, 차세대 웨어러블 기기, 광열 기반 소프트 로봇 등 다양한 분야에 활용될 것으로 기대한다"고 말했다.기계공학과 김현수 석사과정이 제1저자로, 오일권 교수가 교신저자로 참여한 이번 연구 성과는 국제 학술지 어드밴스드 사이언스(Advanced Science)​에 게재됐으며, 연구의 우수성을 인정받아 2026년 6월 4일 발행된 Advanced Science Vol. 13, No. 31​의 이면 표지 논문(Inside Back Cover)으로 선정됐다.※ 논문명: Monolithic UV-Laser Programming of Photothermally Meta-Morphing SMA Structures: Dual-Encoded Kirigami Mechanics and Photonic Absorbance, DOI: https://doi.org/10.1002/advs.74930※ 관련 동영상: 홍보 영상 [Advanced Sciecne] - Google Drive< Advanced Science Inside Back Cover로 선정된 광열 형상기억합금 메타모핑 구조 이미지 > 한편, 이번 연구는 과학기술정보통신부 재원으로 한국연구재단 중견연구지원사업(RS-2024-00345241), 미래융합파이오니어사업(RS-2023-00302525), 나노·소재기술개발사업(RS-2025-25441263) 및 과학기술정보통신부 InnoCORE 프로그램(N10250154)의 지원을 받아 수행됐다.< 연구 이미지 (AI 생성) > 출처 : https://researchnews.kaist.ac.kr/researchnews/html/news/?mode=V&mng_no=64531

[연구]‘꿈의 반도체’ 2차원 반도체 찾는 일 사람 대신 자동화한다​

< (왼쪽부터) KAIST 권지민 교수, KAIST 정학순 박사, KAIST 이용우 박사 > 차세대 AI 반도체로 주목받는 2차원 반도체를 사람이 일일이 찾던 시대가 끝난다. 우리 대학 연구진이 반도체 선별과 소자 제작을 자동화해 수천 개의 소자를 분석하고, 그동안 규명하기 어려웠던 두께와 성능의 관계를 밝혀냈다. 이번 성과는 차세대 반도체 연구를 데이터 기반으로 전환하고, AI 반도체와 초저전력 반도체의 상용화를 앞당길 것으로 기대된다.우리 대학은 전기및전자공학부·AI시스템학과 권지민 교수 연구팀이 UNIST, 국립한밭대, 한양대, 미국 워싱턴대 세인트루이스(Washington University in St. Louis)와 공동 연구를 통해 광학 현미경 이미지만으로 2차원 반도체를 자동 선별하고 트랜지스터 제작까지 연결하는 기술을 개발했다고 9일 밝혔다.< 광학 기반 MoS2 flake 식별부터 소자 제작까지의 전체 프레임워크 > 2차원 반도체는 원자 몇 개 층 두께에 불과한 초박막 반도체로, 기존 실리콘 반도체보다 더 작고 전기를 적게 쓰는 반도체를 구현할 수 있어 '꿈의 반도체'로 불린다. 현재 실리콘 반도체는 회로를 계속 작게 만들수록 전력 손실과 발열이 커지는 물리적 한계에 가까워지고 있다. 이를 극복할 차세대 소재로 주목받는 2차원 반도체는 앞으로 AI 반도체와 스마트폰, 데이터센터, 웨어러블 기기, 접거나 늘어나는 전자기기, 초소형 의료센서 등 다양한 미래 기술에 활용될 것으로 기대된다.하지만 용액공정으로 만든 2차원 반도체는 작은 반도체 조각(flake)의 위치와 크기, 두께가 모두 달라 연구자가 현미경으로 원하는 시료를 하나씩 찾아야 했다. 이후 찾은 위치에 맞춰 전극을 직접 설계해야 했기 때문에 많은 시간과 노력이 필요했고, 수천 개 이상의 소자를 한꺼번에 분석하는 것도 사실상 어려웠다.연구팀은 대표적인 2차원 반도체 소재인 이황화몰리브덴(MoS₂)을 이용했다. 현미경에서 보이는 RGB(적·녹·청) 밝기 값이 두께에 따라 달라지는 특성을 활용해 컴퓨터가 원하는 반도체를 자동으로 찾아내고, 전극까지 자동 설계하도록 했다. 원자힘현미경(AFM)으로 검증한 결과, 3~8층의 미세한 두께 차이까지 정확히 구분할 수 있었다.이를 통해 연구팀은 12만 개 이상의 반도체 조각 가운데 적합한 시료를 자동 선별해 1,615개의 트랜지스터를 제작·분석하는 데 성공했다.대규모 분석 결과도 의미가 컸다. 반도체가 두꺼워질수록 전류는 더 잘 흐르지만, 전기를 켜고 끄는 성능은 오히려 떨어진다는 사실을 통계적으로 처음 명확히 규명했다. 기존에는 소수의 시료만 분석해야 했기 때문에 확인하기 어려웠던 특성을 대규모 데이터로 밝혀낸 것이다.이번 연구의 가장 큰 의미는 단순히 제작 과정을 자동화한 것이 아니라, 사람의 경험에 의존하던 2차원 반도체 연구를 데이터 기반 연구로 바꿨다는 점이다. 앞으로는 더 많은 반도체를 더 빠르게 제작·분석해 성능이 뛰어난 소재를 찾고, 나아가 AI가 새로운 반도체를 설계하는 연구로까지 이어질 것으로 기대된다.< 연구이미지(AI생성이미지) > 권지민 교수는 "기존에는 연구자가 현미경으로 원하는 반도체를 직접 찾아야 했지만, 이번 연구를 통해 이러한 과정을 자동화할 수 있게 됐다"며 "앞으로는 현미경 사진만으로도 반도체의 전기적 성능을 예측하고, 더 우수한 차세대 반도체를 훨씬 빠르게 개발할 수 있는 기반이 마련될 것"이라고 말했다.이번 연구는 KAIST 권지민 교수, 정학순 박사, 이용우 박사가 공동 교신저자로 참여했으며, UNIST 이상현 연구원이 제1저자를 맡았다. 연구 결과는 재료과학 분야의 권위 있는 국제학술지 어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈(Advanced Functional Materials)에 4월 3일 게재됐으며, 2차원 소재 및 전자소자(2D Materials & Electronics) 분야 인사이드 백 커버(Inside Back Cover) 논문으로도 선정됐다.※ 논문명 : Statistically Resolbing Thickness-Dependent Electrical Characteristics in Multilayer-MoS2 Transistors,DOI : 10.1002/adfm.202532204※ 저자 정보 : 권지민 교수 (KAIST, 교신저자), 정학순 박사 (KAIST, 교신저자), 이용우 박사 (KAIST, 교신저자), 이상현 연구원 (UNIST, 1저자), 공동연구기관 참여연구자 (UNIST 홍수민 연구원, UNIST 박민호 연구원, 한밭대 김성주 교수, 한양대 백상훈 교수, KAIST 서준기 교수, KAIST 양성욱 연구원, 미국 워싱턴대 배상훈 교수, TDS 이창수 박사)한편 과학기술정보통신부 한국연구재단 개인기초연구사업과 산업통상자원부 산업기술기획평가원의 첨단전략산업초격차기술개발사업의 지원을 받아 수행되었다. 출처 : https://researchnews.kaist.ac.kr/researchnews/html/news/?mode=V&mng_no=64170

[연구]늘려도 고화질 그대로...이미지 왜곡 없는 신축 디스플레이 핵심기술 개발​

< 제안 연구의 개념도 (디스플레이 화면) 및 참여 연구진 사진 (왼쪽부터, 문한얼 교수, 김준호 박사, 유승협 교수, 김수본 박사) > 휘어지고 접히는 디스플레이를 넘어, 이제는 화면 자체가 고무처럼 자유롭게 늘어나는 스트레처블(Stretchable) 디스플레이 시대가 열리고 있다. 우리 대학 연구진이 화면을 늘려도 글자와 그림 등 화면 정보가 원래 형태를 유지하는 핵심 기술을 개발하는 데 성공했다. 이번 성과는 이미지 왜곡 문제를 해결해 차세대 고화질 스트레처블 디스플레이 상용화를 앞당길 것으로 기대된다.우리 대학은 전기및전자공학부 유승협 교수 연구팀이 동아대학교(총장 이해우) 문한얼 교수 연구팀과 공동으로, 잡아당겨도 화면 속 이미지가 왜곡되지 않고 모든 방향으로 같은 비율로 균일하게 늘어나는 오그제틱(auxetic·잡아당길수록 가로와 세로가 함께 넓어지는 구조) 기반의 스트레처블 디스플레이 플랫폼을 구현하는 데 성공했다고 8일 밝혔다.기존 스트레처블 디스플레이는 신축성 기판(디스플레이를 구성하는 바닥층) 위에 발광 소자를 구현하는 방식이 일반적이다. 그러나 신축성 기판은 한 방향으로 늘어나면 반대 방향으로 폭이 줄어드는 특성이 있어 화면 속 글자와 그림이 납작하게 찌그러지는 한계가 있었다. 이를 해결하기 위해 오그제틱 구조가 적용돼 왔지만, 대부분 화면의 가로·세로 비율을 유지하는 데 그쳐 화면 내부의 글자와 그림은 여전히 왜곡되는 문제가 남아 있었다.연구팀은 오그제틱 구조와 신축성 기판을 전체 면적으로 붙이는 기존 방식 대신, 정교한 계산을 통해 필요한 위치에만 선택적으로 연결하는 새로운 설계 방식을 제안했다.기존 방식에서는 오그제틱 구조가 늘어나는 과정에서 발생하는 비틀림 변형이 그대로 기판에 전달돼 화면 내부 이미지가 찌그러지는 문제가 있었다. 반면 연구팀이 개발한 플랫폼에서는 각 영역이 제자리를 기준으로 바깥쪽으로 고르게 이동하도록 설계해 화면 전체 비율뿐 아니라 글자와 그림 등 작은 영역까지 원래 형태를 유지한 채 함께 확장되도록 구현했다.< 기존 스트레처블 디스플레이의 이미지 왜곡 한계와 제안하는 오그제틱 기반 신축 디스플레이 플랫폼의 구조 및 선택적 결합 방법 > 연구팀은 문자와 그림을 새긴 기판을 가로·세로 방향으로 반복적으로 늘리는 실험을 통해 성능을 검증했다. 기존 방식에서는 패턴이 부분적으로 변형된 반면, 새 플랫폼에서는 글자와 그림의 형태가 안정적으로 유지됐다. 이는 화면 외곽뿐 아니라 내부의 미세한 이미지까지 왜곡 없이 균일하게 확장할 수 있음을 입증한 결과다.또한 연구팀은 이 플랫폼 위에 LED 어레이(여러 개의 LED를 일정한 간격으로 배열한 구조)를 집적해 실제 스트레처블 디스플레이로서의 성능도 검증했다. 가로·세로 방향으로 각각 15%까지 늘어나더라도 전기가 안정적으로 흐르고 화면 밝기가 유지됐으며, 15%까지 늘리는 동작을 반복한 뒤에도 밝기 감소가 2% 미만에 그쳐 실제 디스플레이 적용 가능성을 확인했다.이번 기술은 향후 웨어러블 전자기기와 전자피부(e-skin·피부처럼 늘어나며 감지와 정보 표시가 가능한 전자소자), 의료용 바이오센서, 소프트 로봇, 자동차 및 항공기용 곡면 디스플레이 등 형태가 자유롭게 변하는 차세대 전자기기의 핵심 플랫폼 기술로 활용될 것으로 기대된다.< 연구이미지 (AI 생성) > KAIST 유승협 교수는 "스트레처블 디스플레이가 실제 정보 표시 장치로 활용되기 위해서는 단순히 잘 늘어나는 것뿐 아니라 늘어나는 과정에서도 화면 속 정보가 정확하게 유지돼야 한다"며 "이번 플랫폼은 화면의 작은 영역부터 전체 화면까지 균일한 확장을 구현해 고해상도 스트레처블 디스플레이 상용화를 앞당길 핵심 기반 기술이 될 것"이라고 말했다.KAIST 김수본 박사와 김준호 박사가 공동 제1저자로 연구를 주도했으며, 동아대학교 문한얼 교수와 KAIST 유승협 교수가 공동 교신저자로 참여한 이번 연구는 국제 학술지 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications) 6월 10일 자에 게재됐다.※ 논문명: Hybrid auxetic metamaterial platforms enabling multiscale isotropic expansion for distortion-free stretchable displays, DOI: 10.1038/s41467-026-74141-6 (시연 영상 링크: https://bit.ly/4gSRf8W )한편 이번 연구는 한국연구재단 중견연구자 지원사업, 미래 디스플레이 전략연구실 지원사업, 한국산업기술기획평가원의 미래핵심기술개발사업, 한국산업기술진흥원의 교육훈련 지원사업의 지원을 받아 수행됐다. 출처 : https://researchnews.kaist.ac.kr/researchnews/html/news/?mode=V&mng_no=64130&skey=&sval=&list_s_date=&list_e_date=&GotoPage=1ㅍ

[연구]헬맷은 가라...모자처럼 쓰는 탈모 예방 OLED 개발​

< 최경철 교수 (상단)조은해 박사 > 탈모 치료의 한계를 넘어설 새로운 해법이 제시됐다. 무겁고 딱딱한 헬멧형 탈모 치료기는 이제 과거가 될 전망이다. 공동 연구진은 모자처럼 착용 가능한 OLED 기반 웨어러블 광치료 기기를 개발해, 탈모 진행의 핵심인 모낭 세포 노화를 약 92%까지 억제하는 효과를 입증했다.우리 대학은 전기및전자공학부 최경철 교수 연구팀이 홍콩과학기술대 윤치 교수팀과 공동으로, 직물처럼 유연한 모자 형태의 웨어러블 플랫폼에 특수 OLED 광원을 적용한 비침습* 탈모 치료 기술을 개발했다고 1일 밝혔다.       *비침습 치료: 피부를 절개하거나 신체에 직접적인 손상을 주지 않는 치료 방식그동안 탈모 개선을 위한 약물 치료는 효과가 있는 것으로 알려졌으나, 장기 사용에 따른 부작용 우려로 인해 상대적으로 안전한 광치료가 대안으로 주목받아 왔다. 그러나 기존 탈모 치료용 광기기는 딱딱하고 무거운 헬멧형 구조로 제작돼 사용 환경이 실내로 제한되고, LED나 레이저 기반의 점광원 방식을 사용해 두피 전체에 균일한 광조사를 구현하는 데 한계가 있었다.연구팀은 이러한 문제를 해결하기 위해, 작은 점에서 빛을 내는 점광원 대신 넓은 면 전체에서 고르게 빛을 방출하는 면(面) 발광 OLED를 탈모 치료에 적용했다. 특히 천(직물)처럼 유연한 소재 기반의 근적외선(NIR) OLED를 모자 안쪽에 통합해, 광원이 두피 굴곡에 맞춰 자연스럽게 밀착되도록 설계함으로써 두피 전반에 균일한 광 자극을 전달할 수 있도록 했다.또한 연구팀은 탈모 진행의 핵심 원인으로 꼽히는 모낭 세포 노화 억제에 주목했다. 이번 연구의 핵심 성과는 착용형 기기 구현을 넘어, 탈모 치료에 가장 효과적인 ‘빛의 파장’을 정밀하게 설계해 광치료 효과를 극대화한 데 있다. 연구팀은 빛의 색에 따라 세포 반응이 달라진다는 점에 착안해, 디스플레이용 OLED에 사용되던 파장 제어 기술을 치료 목적에 맞게 확장했다. 이를 통해 모낭세포 중에서도 모낭 맨 아래에 위치해 모발 성장을 조절하는 핵심 세포인 ‘모유두세포’ 활성에 최적인 730~740nm 대역의 근적외선만을 선택적으로 방출하는 맞춤형 OLED를 구현했다.개발된 근적외선 OLED의 효과는 인간 모유두세포(human Dermal Papilla Cells, hDPCs)를 이용한 실험을 통해 검증됐다. 세포 노화 평가 결과, 근적외선 OLED 조사 조건에서 대조군 대비 약 92% 수준의 세포 노화 억제 효과가 확인됐으며, 이는 기존 적색광 조사 조건보다 우수한 결과다.< 직물 기반 근적외선 OLED 모자를 이용한 광 치료 모식도 > 제 1저자인 조은해 박사는 “딱딱한 헬멧형 점광원 장치 대신, 천처럼 부드러운 직물 기반 OLED를 모자 형태로 구현해 일상에서도 사용할 수 있는 웨어러블 광치료 플랫폼을 제시했다”며 “빛의 파장을 정밀하게 설계해 모낭 세포 노화를 효과적으로 억제할 수 있음을 확인한 점이 핵심 성과”라고 말했다.최경철 교수는 “OLED는 얇고 유연해 두피 곡면에 밀착할 수 있어 두피 전체에 균일한 빛 자극을 전달할 수 있다는 장점이 있다”며 “향후 전임상 연구를 통해 안전성과 효과를 검증하고, 실제 치료로 이어질 수 있는 가능성을 단계적으로 확인할 계획”이라고 밝혔다.이번 연구는 KAIST 전기및전자공학부 조은해 박사가 제1저자로 참여해 국제 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)’에 1월 10일 자로 온라인 게재됐다.  ※논문명: Wearable textile-based phototherapy platform with customized NIR OLEDs toward non-invasive hair loss treatment, DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-025-68258-3, 공저자: Eun Hae Cho, Jingi An, Yun Chi, Kyung Cheol Choi< 직물 기반 근적외선 OLED의 프로토타입 및 광치료 효능 > 본 연구는 과학기술정보통신부의 지원을 받아 한국연구재단(NRF)을 통해 수행된 국가 R&D(사업미래개척 융합과학기술개발사업(브릿지융합연구) 생체조직 접합패치와 약물전달, 광치료 OLED 테라피를 융합한 상처치료용 피부 패치 개발), 산업통상자원부의 지원을 받아 수행된 기술혁신프로그램(스트레처블 디스플레이용 50% 이상 신장 가능한 기판 소재 개발), 그리고 과학기술정보통신부 BK21 FOUR 사업(Connected AI Education & Research Program for Industry and Society Innovation, KAIST 전기및전자공학부)의 지원을 받아 수행되었다. (2021M3C1C3097646, 20017569, 4120200113769)   

[연구]“뇌로 로봇 움직이고 느끼는”세계 최초 Brain-to-Robot 기술 개발 나서​

< 사지마비 장애인 기능 복원을 위한 양방향 Brain-to-Robot 통합 아키텍처 > 우리 대학 연구진이 사람의 뇌 신호로 외골격 로봇을 실시간 제어하고, 로봇이 감지한 촉각·힘 정보를 다시 뇌에 전달하는 차세대 뇌-로봇 인터페이스 플랫폼 개발을 시작했다.우리 대학은 기계공학과 공경철·김정 교수 연구팀이 ㈜엔젤로보틱스와 함께 범부처 첨단 의료기기 연구개발사업 플래그십 과제로 세계 최초 양방향 ‘Brain-to-Robot’ 시스템 개발에 착수했다고 25일 밝혔다. 이 과제는 2026년 04월부터 2032년 12월까지다.공경철 교수는 보행 보조 외골격 로봇 기업 엔젤로보틱스를 창업하고 국제 사이배슬론(Cybathlon·장애인 보조기술 국제대회)에서 2회 연속 금메달을 이끈 웨어러블 로봇 분야의 세계적 연구자다. 김정 교수는 로봇 피부 기술 연구로 ‘이달의 과학기술인상’을 수상한 세계적 연구자로, 두 연구팀은 컨소시엄을 구성해 뇌신경 인터페이스와 외골격 로봇을 결합한 Brain-to-Robot 플랫폼 연구를 본격 추진하고 있다.뇌 신호로 커서를 움직이거나 스마트폰을 제어하는 뇌 인터페이스 기술은 이미 인체 임상 단계에 진입해 있다. 미국 뉴럴링크(Neuralink), 싱크론(Synchron) 등 글로벌 기업들도 관련 기술 개발에 속도를 내고 있다. 그러나 기존 기술은 실제 움직임과 감각을 동시에 연결하는 데에는 한계가 있었다. 대상 목표, 즉 뇌 신호가 실제로 무엇을 제어하고 어떤 감각을 되돌려 받는지가 명확하게 정의되지 않은 채 신호 해독 기술 자체의 발전에 집중되어 왔다는 점이다.< 인간 운동 메커니즘 모방 계층적 로봇 제어 아키텍처 > 이 한계를 정면으로 돌파하는 접근인 Brain-to-Robot은 외골격 로봇을 직접 제어 대상으로 삼아 사용자의 행동 의도를 뇌 신호로 읽어 로봇을 움직이고, 동시에 로봇이 감지한 지면 반력(바닥이 발을 밀어내는 힘)·관절 토크(관절 회전력)·촉각 정보를 다시 뇌에 전달하는 완전한 양방향 인터페이스 구현을 목표로 한다.연구팀에 따르면 외골격 로봇 제어와 감각 피드백(되돌려 전달되는 감각 정보)을 모두 포함한 완전한 양방향 Brain-to-Robot 시스템은 아직 세계적으로 구현 사례가 보고되지 않았다. 이번 연구는 뇌 인터페이스 기술의 새로운 전환점이 될 것으로 기대된다.이 시스템에서 우리 대학 연구팀은 핵심 기술 개발을 담당한다. 공경철 교수 연구팀은 웨어러블 로봇 제어와 AI 기반 동작 의도 해석 기술을 개발하며, 로봇이 감지한 감각 정보를 Brain Chip(뇌 신호 처리 반도체)으로 정확하게 전달하기 위한 체성감각 인터페이스(신체 감각 전달 시스템) 설계를 수행한다. 김정 교수 연구팀은 장애인을 대신해 감각을 느낄 수 있는 로봇 피부와 AI 기반 체성감각 해석 기술 개발을 맡는다.< 뇌-AI-로봇 동기화 및 안전 보장을 위한 강화학습 프레임워크 구조도 > 또한 연구팀은 뇌 신호를 로봇 제어 명령으로 변환하고, 로봇이 감지한 감각 정보를 다시 뇌에 전달하는 AI 기반 인코딩·디코딩(신호 변환·해석) 알고리즘 개발도 추진한다. 수백 개 채널에 달하는 피질 신호(대뇌피질에서 발생하는 신경신호)를 실시간으로 처리하고 극도로 짧은 지연시간의 폐루프(closed-loop·신호를 실시간으로 주고받는 순환 제어 구조)를 안정적으로 유지하는 것이 핵심 기술 과제다.본 플래그십 과제의 사업화는 공경철 교수가 창업한 엔젤로보틱스(KOSDAQ:455900)가 맡는다. 연구팀은 식품의약품안전처 인허가부터 실제 보급까지 전주기 상용화를 추진할 계획이다.공경철 교수는 “이번 기술이 성공하면 사지마비 장애인이 병원을 넘어 실제 일상생활에서 스스로 걷고 물건을 집으며 손끝의 감촉까지 느낄 수 있는 새로운 재활 패러다임이 열릴 것”이라고 말했다.연구팀은 이번 기술이 국내외를 통틀어 시도된 적 없는 세계 최고난도 수준의 융합기술인 만큼, 장기 안전성 확보와 임상 검증, 인허가 체계 마련이 기술 개발과 병행돼야 한다고 강조했다. 또한 글로벌 시장 진입을 위해서 안전성·유효성 검증, 임상 근거 축적, 위험관리 체계 구축, 뇌신호 데이터 보호 및 사이버보안, 윤리적 수용성 검토도 유기적으로 설계되어야 한다는 점도 덧붙였다.한편 우리 대학에는 뇌 인터페이스 분야의 다양한 원천기술 연구가 진행되고 있다. 기계공학과 박형순 교수 연구팀은 뇌신경계 질환의 효과적 치료를 위해 뇌신경계 의도인식 인터페이스(사용자의 움직임 의도를 뇌신호로 파악하는 기술) 기반 웨어러블 재활 로봇 기술을 연구하고 있으며, 전산학부 조성호 교수 연구팀은 AI 기반 뇌신호 해석 기술을 개발 중이다.뇌인지과학과 이지훈 교수 연구팀은 초저전력 바이오·뉴럴 인터페이스 회로(생체·신경신호를 저전력으로 연결·처리하는 반도체 회로), 무선 신경 신호 계측(전선 없이 신경신호를 측정하는 기술), 온디바이스 AI 기반 폐루프(closed-loop·신호를 실시간으로 주고받는 순환 제어 구조) 신경조절 기술을 중심으로 차세대 뇌-기계 인터페이스 연구를 수행하고 있다.또한 전기및전자공학부 이현주 교수 연구팀은 초소형 멀티모달 신경 전극(여러 종류의 신경신호를 동시에 측정·자극할 수 있는 초소형 전극) 기반의 고해상도 신경신호 측정 기술과 정밀 뇌자극 연구를, AI시스템학과 제민규 교수 연구팀은 차세대 신경인터페이스를 위한 AI 기반 반도체 집적회로(IC·Integrated Circuit) 및 시스템 기술을 연구하고 있다. 전기및전자공학부 정재웅 교수 연구팀은 고정밀 뇌신호 계측(뇌에서 발생하는 신경신호를 정밀하게 측정하는 기술)과 신경자극 기반 뉴로엔지니어링(neuroengineering·신경공학) 연구를 수행 중이다.< 연구이미지(AI 생성) > 이광형 KAIST 총장은 “이번 Brain-to-Robot 플래그십 과제는 공경철·김정 교수 연구팀이 중심이 되어 추진하는 세계 최고난도 융합연구”라며 “KAIST에는 뇌 인터페이스, AI, 반도체, 로봇 분야의 다양한 연구진이 관련 원천기술을 연구하고 있는 만큼, 이를 바탕으로 차세대 Brain-to-Robot 기술 혁신을 선도해 나갈 것”이라고 밝혔다.

[연구]유지환 교수팀, 세계 최고 권위 로봇저널 2년 연속 최우수 논문상 수상​

< IEEE RA-L 최우수 논문상 수상자 단체사진. 왼쪽부터 아홉 번째 김남균 박사, 열 번째 유지환 교수 > 세계 로봇공학 분야 최고 권위 학술지 중 하나인 IEEE Robotics and Automation Letters(RA-L)의 최우수 논문상(Best Paper Award)을 우리 대학 연구팀이 2년 연속 수상하며 세계 최고 수준의 소프트 로봇 연구 경쟁력을 입증했다.우리 대학은 건설및환경공학과 유지환 교수 연구팀이 지난 6월 1일 오스트리아 빈에서 열린 세계 최대 규모의 로봇 학술대회인 ‘2026 IEEE 국제 로봇 및 자동화 학회(ICRA 2026)’에서 2025년에 이어 올해도 RA-L 최우수 논문상을 수상했다고 22일 밝혔다.RA-L 최우수 논문상은 한 해 동안 출판된 로봇공학 논문 가운데 학문적 기여도, 기술적 독창성, 실험적 완성도, 향후 응용 가능성 등을 종합적으로 평가해 극소수의 우수 논문에만 수여되는 상이다. 올해는 2025년 IEEE RA-L에 게재된 1,700여 편의 논문 가운데 최우수 논문 5편이 선정됐다.동일 연구팀의 RA-L 최우수 논문상 2년 연속 수상은 매우 이례적인 성과로, KAIST 소프트 로봇 연구의 세계적 경쟁력과 지속적인 연구 영향력을 보여주는 사례로 평가된다.연구팀은 소프트 로봇 기술을 활용해 의복이 사용자의 신체 위로 스스로 펼쳐지며 착용을 보조하는 자가 착용 적응형 의복 기술을 제안했다.기존 의복 착용 보조 기술은 외부 로봇 장치에 의한 복잡한 구동 및 제어에 의존하거나 사용자의 움직임과 자세를 제한하는 경우가 많았다. 반면 연구팀은 소프트 그로잉 로봇(공기압 등을 이용해 구조물이 스스로 펼쳐지며 성장하듯 이동하는 유연 로봇)의 핵심 원리인 공압 기반 전개 메커니즘을 의복 구조에 적용해 외부 로봇 없이도 의복 자체가 사용자의 신체를 따라 부드럽게 펼쳐지도록 구현했다.< 제안된 공압 기반 전개 메커니즘이 비정형 물체를 순응적으로 감싸는 모습 > 연구팀은 얇고 유연한 소재로 구성된 공압식 반전 메커니즘(공기를 주입하면 접힌 구조가 뒤집히며 자연스럽게 펼쳐지는 구조)을 의복 내부에 통합하고, 공압을 이용해 의복이 사용자의 신체를 따라 전개되도록 설계했다.이를 통해 의복은 높은 순응성(사용자의 신체 형태와 움직임에 자연스럽게 맞춰지는 특성)과 안전성을 유지하면서도 빠르고 안정적인 착용 보조 기능을 수행할 수 있다. 특히 소프트 로봇 특유의 유연한 구조는 인체와 직접 접촉하는 환경에서 안전성을 확보하는 데 유리하며, 복잡한 제어 시스템 없이도 실제 착용 동작을 지원할 수 있다는 장점을 갖는다.< 제안된 자가착용적응형의복의 컨셉 및 개략도 > 연구팀은 소매, 재킷, 바지 등 다양한 의복 형태의 프로토타입을 제작하고 실험을 통해 자가 착용 성능을 검증했다. 실험 결과, 의복은 사용자의 신체를 따라 안정적으로 전개됐으며 착용 과정에서 사용자의 움직임 부담과 신체에 가해지는 힘을 줄여 안전한 착용 보조가 가능함을 확인했다.< 다양한 의복 전개 예시. 위쪽부터 소매, 자켓, 바지 > 이번 연구는 소프트 그로잉 로봇 기술이 이동·탐사 중심의 기존 응용을 넘어 인간의 일상생활을 직접 지원하는 기술로 확장될 수 있음을 보여준다. 특히 고령자, 장애인, 재활 환자 등 의복 착용에 어려움을 겪는 사용자를 위한 보조공학 기술로 발전할 가능성이 있으며, 향후 웨어러블 로봇(몸에 착용해 사용자의 움직임이나 신체 기능을 보조하는 로봇), 재활공학, 인간-로봇 상호작용(Human-Robot Interaction, 인간과 로봇이 효과적으로 소통하고 협력하는 기술) 분야에서 폭넓은 활용이 기대된다.유지환 교수는 “이번 2년 연속 수상은 KAIST 로봇 연구의 지속적인 세계 경쟁력을 보여주는 뜻깊은 성과”라며 “특히 소프트 그로잉 로봇의 핵심 원리를 인간의 일상생활을 지원하는 의복 착용 보조 기술로 확장했다는 점에서 의미가 크다. 앞으로도 안전하고 유연한 소프트 로봇 기술을 바탕으로 인간 친화적인 로봇 연구를 지속해 나가겠다”고 말했다.본 연구는 KAIST 김남균 박사가 주도적으로 수행했으며, KAIST와 미국 스탠퍼드대학교의 앨리슨 오카무라(Allison M. Okamura) 교수 연구그룹이 공동으로 참여했다. 해당 논문은 2025년 11월 19일 IEEE Robotics and Automation Letters에 게재됐다.※ 논문 제목: Self-Wearing Adaptive Garments via Soft Robotic Unfurling, DOI: 10.1109/LRA.2025.3634909한편 이번 연구는 한국연구재단 중견연구과제와 산업통상자원부 재원 한국산업기술진흥원 산업혁신인재성장지원사업의 지원을 받아 수행됐다.

[연구]668% 늘어나도 끄떡없는 차세대 자가발전 웨어러블 센서 개발​

< (왼쪽부터) KAIST 김미소 교수, 박정훈 박사과정생, 최용준 연구원, 남지수 박사과정생, 심기동 교수 > 심박과 호흡, 관절 움직임 등을 배터리 걱정 없이 장기간 측정하는 웨어러블 의료기기와 사람의 피부처럼 외부 자극을 감지하는 전자 피부(Electronic Skin), 부드러운 소재로 만들어 자유롭게 움직이는 소프트 로봇이 한층 현실에 가까워졌다. 우리 대학 연구진이 최대 668%까지 늘어나면서도 안정적인 전기 신호를 생성하는 자가발전 센서(배터리 없이 스스로 전기를 만드는 센서)를 개발했다.우리 대학은 기계공학과 김미소 교수 연구팀이 기존 압전 섬유 센서(압력이나 움직임을 전기 신호로 바꾸는 섬유형 센서)의 내구성 한계를 극복하고 반복적인 변형에도 안정적으로 작동하는 고신축성 압전 섬유 센서를 개발했다고 18일 밝혔다.< (AI이미지) 압전 나노섬유 기반 고 신축성 코일형태 센서 > 센서의 핵심 소재인 압전 고분자(Piezoelectric Polymer)는 힘을 받으면 전기를 생성하는 특성을 가진 고분자 소재다. 가볍고 유연해 몸에 부착하는 웨어러블 센서에 적합하지만, 기존 압전 섬유 센서는 반복적으로 늘어나거나 구부러질 경우 전기 신호를 수집하는 전극층과 전기를 생성하는 압전층이 손상돼 신호가 약해지는 문제가 있었다. 또한 신축성을 높이기 위해 섬유를 코일 형태로 만들면 더 크게 늘어날 수 있지만, 전기적 안정성을 유지하기 어려웠다.연구팀은 이러한 문제를 해결하기 위해 센서를 이루는 소재부터 전극, 전체 구조까지 여러 단계에서 변형에 강하도록 설계하는 '계층적 복원 설계(Hierarchical Resilient Design)' 전략을 개발했다. 쉽게 말해 고무줄이 반복해서 늘어나도 원래 형태로 돌아오듯, 센서도 반복적인 변형 후 스스로 성능을 유지할 수 있도록 설계한 것이다.먼저 연구팀은 압전 나노섬유 내부에 탄성 고분자 미세 입자를 넣어 서로 촘촘하게 맞물리는 구조를 만들었다. 이는 벨크로(찍찍이)처럼 구조들이 서로 지지해주는 효과를 내며, 센서가 반복적으로 늘어나더라도 원래 형태로 회복할 수 있게 돕는다.또한 전기를 모으는 전극과 전기를 생성하는 압전층이 자연스럽게 연결되도록 설계했다. 서로 다른 재질을 강하게 이어 붙여 충격이나 변형에도 쉽게 떨어지지 않도록 한 것으로, 센서가 크게 늘어나거나 구부러져도 안정적인 전기 신호를 유지할 수 있었다.이 설계를 코일 형태에 적용한 결과 연구팀은 센서를 원래 길이의 약 6.7배인 최대 668%까지 늘리면서도 안정적인 출력을 유지하는 데 성공했다. 개발된 센서는 늘어남, 구부러짐, 눌림 등 다양한 움직임에서도 일정한 전기 신호를 생성했다.연구팀은 나아가 센서를 코일뿐 아니라 매듭 형태로도 제작해 반복적으로 힘이 가해지거나 갑작스러운 충격이 발생하는 상황에서도 안정적으로 작동함을 확인했다. 또한 인공지능(AI)을 활용해 센서 신호를 분석한 결과, 눌림·구부러짐·늘어남 등 서로 다른 움직임을 정확하게 구분할 수 있었다.이번 연구는 배터리 없이 작동하면서도 높은 신축성과 장기 안정성을 동시에 갖춘 자가발전 센서 플랫폼을 제시했다는 점에서 의미가 있다. 특히 반복적인 변형 환경에서도 안정적인 신호 측정이 가능해 심박, 호흡, 관절 움직임, 근육 활동 등 다양한 생체신호를 장기간 모니터링하는 차세대 웨어러블 의료기기 개발에 활용될 것으로 기대된다. 또한 기기의 경량화와 사용 편의성을 높여 디지털 헬스케어 기기와 전자 피부(Electronic Skin), 소프트 로봇용 감각 센서 등으로 적용 범위가 확대될 전망이다.< 자가발전 압전 섬유 코일 매듭 센서의 구조 및 작동개요 > < AI이미지, 차세대 자가발전 웨어러블 센서 개발 > 김미소 교수는 “이번 연구는 섬유 구조 설계와 전극 계면 공학(서로 다른 소재가 만나는 경계를 제어하는 기술)을 결합해 기계적 복원성과 전기적 신뢰성을 동시에 확보한 것이 핵심 성과”라며 “향후 장기간 착용이 필요한 웨어러블 의료기기와 전자 피부, 소프트 로봇용 감각 센서 등에 적용돼 보다 정확하고 지속적인 생체신호 모니터링을 가능하게 할 것으로 기대한다”고 말했다.최용준 연구원이 제1저자로 참여한 이번연구 결과는 나노공학 및 재료과학 분야 세계적 권위 학술지 ACS Nano(Impact Factor 16.1)에 2026년 3월 10일 자 게재되었다.※ 논문명 Mechanically and Functionally Resilient Piezoelectric Fiber Coils and Knots for Reliable Self-Powered Sensing, DOI: doi/10.1021/acsnano.5c19628※ 저자 정보: 최용준 연구원(KAIST 제1저자), 박정훈 박사과정(KAIST, 공동저자), 남지수 박사과정(KAIST, 공동저자), 심기동 교수(KAIST, 공동저자), 김명길 교수(성균관대, 공동저자), 김미소 교수(KAIST, 교신저자)이 연구는 과학기술정보통신부의 재원으로 한국연구재단 BRIDGE 융합연구개발사업 (RS-2023-00254689), 나노∙소재기술개발사업(RS-2024-00468995) 및 차세대 반도체 대응 미세기판 기술개발사업 (RS-2024-00433654)의 지원으로 수행됐다. 

[연구]눈을 감고도 터치스크린·로봇손 원격제어… 시각 보조, 가상현실 활용 기대​

< 인물사진(좌 기계공학과 오일권 교수, 우 김현수 석사과정) > 가상현실과 로봇 원격제어, 의료·재활 보조기기 분야가 빠르게 성장하면서, 손에 착용해 촉각만으로 방향과 움직임 정보를 전달하는 '웨어러블 햅틱(착용형 촉각 인터페이스)' 기술이 주목받고 있다. 그러나 기존 장치는 대부분 장치 자체의 위치와 방향을 기준으로 촉각 신호를 보내기 때문에, 손이나 손가락 자세가 바뀌면 "위·아래·좌·우"의 의미가 흔들려 사용자가 방향을 일관되게 해석하기 어려웠다. 예컨대 "위쪽"으로 느꼈던 신호가 손을 90도 돌리면 더 이상 같은 방향을 가리키지 않는 식이다.우리 대학 기계공학과 오일권 교수 연구팀은 이러한 문제를 해결하기 위해, 손가락 관절을 기준으로 방향성 촉각 신호를 전달해 손 자세가 변해도 방향 정보가 일관되게 유지되는 착용형 소프트 햅틱 링 'PIHR(Pose-Independent Haptic Ring)'을 개발했다고 10일 밝혔다. PIHR은 손가락 첫 마디 관절(손등과 손가락이 만나는 MCP 관절)을 원점으로 삼아 촉각 신호를 매핑하는 장치다. 신호의 의미를 '장치 기준'이 아니라 '사용자의 손가락 관절 기준'으로 고정해, 손을 어떻게 돌리든 같은 자극이 같은 해부학적 방향을 뜻하도록 설계한 것이 핵심이다.< 그림 1. UV 레이저 기반 광열 형상기억합금 메타모핑 구조의 설계 및 구동 개념도 > 기존 햅틱 장치가 장치 중심 좌표계에 기반해 단순한 상·하·좌·우 신호를 보냈다면, PIHR은 MCP 관절을 중심으로 한 구면 좌표계 기반 촉각 매핑을 적용했다. 이를 통해 굽힘(flexion·손가락을 안으로 굽힘), 폄(extension·펴기), 벌림(abduction·옆으로 벌림), 모음(adduction·다시 모음)이라는 네 가지 해부학적 방향을 손 자세 변화와 관계없이 일관되게 전달한다. 기존 방식으로 이런 일관성을 유지하려면 별도의 자세 센서와 실시간 좌표 변환이 필요해 시스템이 복잡해지는데, PIHR은 신호의 기준 자체를 관절에 고정함으로써 이 문제를 해소했다.좁은 링 안에서 충분한 촉각 출력을 얻는 것도 관건이었다. 연구팀은 구불구불한 격자 형태의 형상기억합금(SMA·Shape Memory Alloy, 열을 가하면 원래 형태로 돌아가는 금속) 액추에이터 구조를 최적화하고, 면적 밀도(AD)와 단위 밀도(UD)를 기준으로 설계를 비교했다. 그 결과 'AD61–UD4' 형상이 힘 출력·변위·응답 속도 사이에서 가장 균형 잡힌 성능을 보였다. 최종 액추에이터는 독립적으로 구동되는 4개 채널로 구성되며, 전기적 가열로 각 채널이 선택적으로 수축하면서 손가락 피부에 국소적인 수직 압입 자극을 전달한다. 이렇게 만든 액추에이터는 1.0암페어 전류에서 약 0.44초 만에 최대 1.3뉴턴의 힘을 내, 실시간 촉각 상호작용에 적합한 응답 속도를 보였다. 자체 무게 대비 힘 출력(질량당 84.2N/g)도 기존에 보고된 SMA 웨어러블 햅틱 장치보다 크게 높았으며, 반복 구동 시에도 피부 접촉 온도가 생체 적합 범위에 머물러 착용 안전성을 확보했다.< 최적 형상(AD61–UD4)의 형상기억합금 액추에이터와 이를 적용한 PIHR의 응용 시연 — 터치스크린 조작 및 로봇손 원격제어 > 방향 인식 성능 검증을 위한 사용자 평가도 진행됐다. 10명의 참가자를 대상으로 별도의 사전 훈련 없이 손 자세가 계속 바뀌는 조건에서 실험한 결과, 네 방향 촉각 신호에 대해 전체 79.2%의 인식 정확도를 기록했다. 이는 무작위로 찍었을 때의 확률(25%)보다 통계적으로 유의하게 높은 수치로, 관절 중심 햅틱 매핑이 자세가 바뀌는 상황에서도 직관적인 방향 인식을 제공할 수 있음을 보여준다. 실제 응용 가능성도 두 가지 시연으로 확인했다. 눈을 가린 사용자가 손가락에서 전달되는 관절 중심 방향 신호만으로 터치스크린의 피아노 애플리케이션을 연주하고 화면을 넘겼으며, 로봇 손을 원격제어해 주사기로 액체 양을 단계적으로 조절하는 정밀 작업도 수행했다. 이는 PIHR이 단순한 접촉 알림을 넘어, 사용자의 손가락 움직임을 단계적으로 안내하는 착용형 햅틱 인터페이스로 활용될 수 있음을 보여준다.오일권 교수는 "PIHR은 신호의 기준을 장치가 아니라 사용자의 손가락 관절에 두었다는 점에서 기존 착용형 햅틱과 차별화된다"라며 "시각 보조, 가상현실, 로봇 원격제어 등 시각 정보가 제한된 다양한 환경에서 직관적인 방향 안내 기술로 폭넓게 활용될 수 있을 것"이라고 밝혔다.이번 연구는 우리 대학 기계공학과 김현수 석사과정이 제1저자로, 오일권 교수가 교신저자로 참여했다. 연구 성과는 국제 학술지 '스몰 스트럭처스(Small Structures)' 2026년 6월 발행 제7권 6호에 게재됐으며, 연구의 우수성을 인정받아 해당 호의 표지 논문(Front Cover)으로 선정됐다.< Small Structures Front Cover로 선정된 Pose-Independent Haptic Ring 이미지 > ※ 논문명: Pose-Independent Soft Haptic Ring for Joint-Centered Directional Guidance via Multichannel Shape Memory Alloy Actuators※ DOI: https://doi.org/10.1002/sstr.202600017한편, 이번 연구는 과학기술정보통신부 재원으로 한국연구재단 중견연구지원사업(RS-2024-00345241), 미래개척융합과학기술개발사업(RS-2023-00302525), 나노·소재기술개발사업(RS-2025-25441263), 그리고 과학기술정보통신부 InnoCORE 프로그램(N10260002)의 지원을 받아 수행됐다.

[연구]금속 회로를 물 위에 띄워 옮긴다… 신개념 나노 인쇄술 개발​

< (왼쪽부터) 카이스트 기계공학과 박인규 교수, 카이스트 기계공학과 박사과정 강병호, 한국기계연구원 정준호 책임연구원, 고려대학교 세종캠퍼스 안준성 교수 > 물 위에 떠 있는 금속 회로를 원하는 표면에 그대로 옮겨 붙이는 기술이 개발됐다. 한국 연구진이 초미세 나노 회로를 식물 잎과 과일은 물론 자동차 곡면과 로봇 표면에도 손상 없이 전사할 수 있는 새로운 기술을 선보였다. 이번 기술은 스마트 농업과 웨어러블 헬스케어, 생체전자공학 등 다양한 첨단 산업 분야에 활용될 것으로 기대된다.우리 대학은 기계공학과 박인규 석좌교수 연구팀이 한국기계연구원(KIMM, 원장 류석현) 정준호 박사팀, 고려대학교(총장 김동원) 안준성 교수팀과 공동으로 물 위에 띄운 정밀 금속 박막을 다양한 3차원 표면에 그대로 옮기는 ‘수면 부유 나노전사 인쇄’(WF-nTP, 물 위에 띄운 나노 구조물을 원하는 표면에 옮겨 부착하는 기술) 기술을 개발했다고 15일 밝혔다.전자소자와 센서 제작에 활용되는 기존 나노전사 인쇄(nTP, 미세 전자회로를 다른 표면으로 옮기는 기술)는 높은 열과 압력, 강한 접착제 또는 화학용매가 필요했다. 이 때문에 열과 압력에 약한 생체 조직이나 복잡한 곡면에는 적용하기 어려웠다.연구팀은 이러한 한계를 해결하기 위해 ‘금속 회로를 물 위에 띄운다’는 새로운 접근법을 제안했다. 연구팀은 고분자(폴리머) 틀 위에 금(Au), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 니켈(Ni) 등의 금속을 매우 얇게 증착한 뒤 플라즈마(이온화된 기체 상태의 고에너지 물질)를 이용해 틀의 일부를 선택적으로 제거했다. 이 구조물을 물에 넣으면 미세한 틈 사이로 물이 스며들면서 두께 20나노미터(nm, 10억 분의 1미터)의 금속 박막이 원래 형태를 유지한 채 스스로 물 위에 떠오른다.< 금속 박막 나노구조 수중 부유 기술 및 전사 공정 모식도 > 연구팀은 물 위에 떠 있는 박막 아래로 원하는 물체를 담갔다가 천천히 들어 올리는 ‘국자질(scooping)' 방식으로 금속 회로를 전사했다. 이후 물이 마르면서 발생하는 모세관력(좁은 공간에서 액체가 이동하는 힘)이 회로를 표면에 밀착시키고, 물이 완전히 증발하면 분자 간 인력이 작용해 접착제 없이도 단단하게 고정된다.특히 연구팀은 물을 강하게 튕겨내는 연잎과 같은 소수성(물을 잘 흡수하지 않는 성질) 표면에도 회로를 성공적으로 전사했다. 물에 소량의 에탄올을 첨가해 표면장력(액체 표면이 수축하려는 힘)을 낮춤으로써 기존 기술의 한계를 극복했다.이번 기술은 나노 패턴의 형태를 그대로 유지하면서 다양한 표면에 적용할 수 있다는 점에서 활용 가능성이 크다. 연구팀은 이를 활용해 식물 잎과 과일 표면에 부착하는 표면증강 라만 산란(SERS, 극미량의 화학물질을 고감도로 검출하는 분석 기술) 센서를 제작했다. 이를 통해 레몬과 오렌지 표면에서 농약 성분인 티람(thiram)을 성공적으로 검출했다. 또한 신축성이 뛰어난 열가소성 폴리우레탄(TPU) 섬유 위에 팔라듐(Pd) 그물망을 전사해 착용 가능한 고성능 수소 가스 센서를 구현하는 데도 성공했다.< 연구이미지(ai 생성이미지) > 박인규 석좌교수는 "이번 기술은 기존 나노전사 인쇄가 가진 기판의 한계를 뛰어넘어 살아있는 식물 잎이나 피부처럼 민감한 표면에도 접착제와 열 없이 나노 패턴을 옮길 수 있다는 점에서 의미가 크다"며 "농작물을 훼손하지 않고 농약을 측정하는 스마트 농업부터 착용형 건강 모니터링 기기, 생체전자소자, 차세대 로봇 전자피부에 이르기까지 다양한 분야에 활용될 수 있으며, 향후 웨어러블 센서와 생체전자공학 분야의 핵심 플랫폼 기술로 발전할 것으로 기대한다"고 말했다.이번 연구는 KAIST 기계공학과 강병호 박사과정이 제1저자로 참여했으며, 국제 학술지 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)에 2026년 3월 30일 온라인판으로 게재됐다.※ 논문명: Versatile water-floated nanostructures for three-dimensional nanotransfer printing, DOI: 10.1038/s41467-026-70902-5한편 본 연구는 과학기술정보통신부 재원으로 한국연구재단(NRF) 중견연구자지원사업과 산업통상자원부 재원으로 한국산업기술기획평가원(KEIT) 알키미스트 프로젝트의 지원을 받아 수행됐다.

[연구]빛이 약을 자동 조절하는 OLED 패치 개발..치료 속도 2배↑​

< (왼쪽) KAIST 최경철 교수 , 연혜정 박사과정 연구원 (가운데) 한국세라믹기술원 유소현 연구원, 성대경 박사, 김상우 연구원 (오른쪽) 충북대학교 이혁민 박사과정연구원, 박찬수 교수 > 연고를 바르고 반창고를 붙이는 대신, 이제는 ‘붙이기만 하면 스스로 치료 강도를 조절하는 스마트 패치’가 등장했다. 우리 대학 연구진이 빛과 약물을 결합해 상처 회복 속도를 약 2배까지 끌어올린 ‘자가조절형 OLED 상처 치료 패치’를 개발했다. 향후 환자 상태에 따라 빛이 약물 방출을 조절하는 지능형 치료 기술로 발전할 전망이다.우리 대학은 전기및전자공학부 최경철 교수 연구팀이 한국세라믹기술원(원장 윤종석) 성대경 박사, 충북대학교(총장직무대리 박유식) 박찬수 교수팀과 함께 유기발광다이오드(OLED)와 약물전달시스템(Drug Delivery System)을 결합한 ‘자가조절형 상처 치료 패치’기술을 개발했다고 13일 밝혔다.연고는 과다 사용 시 부작용이 발생할 수 있고, 빛을 이용해 세포 재생을 돕는 광생물변조(Photobiomodulation, PBM)* 치료 역시 적정량을 넘기면 효과가 떨어지는 한계가 있었다.*PBM(Photobiomodulation): 저강도 빛을 이용해 세포와 조직의 회복을 촉진하는 비침습 치료 방식< OLED 패치를 이용한 광-약물 복합 치료 모식도 > 연구팀은 이처럼 치료 강도를 적절히 조절하기 어려운 기존 치료법의 한계를 해결하는 데 주목했다. 이번 연구의 핵심은 ‘빛이 약을 조절한다’는 점이다. 빛을 쬐면 몸에서 활성산소종(Reactive Oxygen Species, ROS, 흔히 ‘활성산소’로 불리는 물질)이 생성되는데, 이 물질이 나노입자를 자극해 약물이 방출되도록 하는 역할을 한다.즉, 빛의 세기에 따라 생성되는 활성산소의 양이 달라지고, 이에 맞춰 약물 방출량도 자연스럽게 조절되는 구조다. 빛을 쬐면 세포 재생이 촉진되는 동시에, 이때 생성되는 ROS가 ‘스위치’ 역할을 해 약물이 필요한 만큼만 자동으로 방출된다. 사람이 따로 조절하지 않아도 치료가 스스로 최적 수준을 유지하는 ‘지능형 치료 방식’이다. 쉽게 말해, 빛을 비추면 그 강도에 맞춰 약이 자동으로 적당한 양만 나오는 ‘스스로 조절되는 치료 패치’다.< OLED 패치 광-약물 전달시스템 결합한 복합 치료 효능 > 연구팀은 피부에 밀착되는 630나노미터(nm) 파장의 OLED 패치를 제작했다. 이 패치는 빛을 고르게 전달해 세포 재생을 유도하는 동시에, 피부 재생 효과로 잘 알려진 식물 유래 성분인 병풀 추출물(Centella asiatica, 일명 호랑이풀)과 같은 항산화 약물을 적정량만 방출하도록 설계됐다.또한 피부 곡면에 완전히 밀착되는 웨어러블 형태로 제작돼 빛 에너지 손실을 줄였으며, 장시간 사용 시에도 온도를 약 31도 수준으로 유지해 저온 화상 위험 없이 안전하게 사용할 수 있다. 400시간 이상 성능을 유지하는 안정성도 확인돼 실제 의료기기 적용 가능성도 확보했다.효과는 실험을 통해 확인됐다. 피부 세포 실험에서는 빛과 약물을 함께 사용하는 ‘복합 치료’가 단일 치료보다 더 빠른 회복을 보였다. 생쥐 실험에서는 치료 14일 차 기준 상처 회복률이 67%로 나타나, 대조군(35%) 대비 약 2배 빠른 치유 속도를 기록했다. 피부 두께와 장벽 단백질 형성도 정상 수준으로 회복되는 등 치유의 질 역시 크게 향상됐다.최경철 교수는 “이번 연구는 OLED 기반 빛 치료를 단순히 쬐는 수준을 넘어 치료를 조절하는 역할까지 수행하며, 상처 상태에 따라 약물 방출이 자동으로 조절되는 복합 치료 플랫폼으로 확장한 사례”라며 “향후 다양한 상처와 질환에 적용 가능한, 환자의 몸 상태에 따라 스스로 반응하는 지능형 치료 기술로 발전시킬 계획”이라고 밝혔다.이번 연구는 KAIST 전기및전자공학부 연혜정 박사과정이 제1저자로 참여했으며, 국제 학술지 ‘머티리얼즈 호라이즌스(Materials Horizons)’에 지난 1월 온라인 게재된 데 이어 3월 표지논문(Front Cover Paper)으로 선정됐다.※ 논문명: A self-regulating wearable OLED patch for accelerated wound healing via photobiomodulation-triggered drug delivery, DOI: https://doi.org/10.1039/D5MH02129D< 머티리얼즈 호라이즌스 표지논문 이미지 > 본 연구는 과학기술정보통신부 한국연구재단(NRF)을 통해 수행된 미래개척 융합과학기술개발사업(2021M3C1C3097646)의 지원을 받아 수행되었다.