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- 최상엽 교수팀, 제로금리 하 재정정책이 인플레이션에 미치는 영향 실증적 분석
- 최상엽 교수팀, 제로금리 하 재정정책이 인플레이션에 미치는 영향 실증적 분석 동태경제학 분야 최고 학술지 ‘Journal of Economic Dynamics and Control’ 게재 [사진. (왼쪽부터) 최상엽 교수, 유승용 석사과정 학생] 연세 시그니처 클러스터 사업의 경제학 분야 최상엽 교수 연구팀(경제학부 최상엽 교수, 유승용 석사과정 학생)은 신준혁 동문(경제학 석사, 現 존스홉킨스대 경제학 박사과정)과의 공동연구를 통해 명목금리가 0의 하한(Zero-Lower-Bound)에 도달했을 때 확장적 재정정책이 인플레이션에 미치는 영향을 실증적으로 분석했다. 일반적으로 수요를 증대시키는 재정정책은 인플레이션을 유발하는 것으로 알려져 있는데, 최 교수팀의 연구는 빅데이터 분석을 통해 새롭게 구축된 일간 물가 및 재정 자료를 바탕으로 기존 인식과 반대로 오히려 제로금리 하에서 재정지출이 인플레이션을 감소시키는 결과를 발견했다. 본 연구는 이러한 현상을 확장적 재정정책에도 불구하고 제로금리 당시 주택 가격의 급락과 가계의 디레버리징(deleveraging) 때문에 가계의 소비 여력이 감소한 까닭으로 설명했다. [그림 1. 통화정책의 인플레이션 민감도에 따른 재정정책의 효과. (왼쪽) 인플레이션의 반응, (오른쪽) 소비의 반응] 이는 제로금리 하에서 확장적 재정정책이 실질금리를 감소시킴으로써 가계의 소비와 기업의 투자를 촉진시켜 경기 부양에 특히 효과적이라는 기존 경제학 이론을 반박하는 결과로, 코로나19 팬데믹으로 인해 많은 국가들이 확장적 재정정책을 사용하고 있는 현 상황에서 학술적 기여와 정책적 시사점이 인정돼 동태경제학 분야 최고 학술지 중 하나인 ‘Journal of Economic Dynamics and Control’ 2022년 6월 호에 게재됐다. 또한, 사회과학 분야 대학원생이 지도교수와의 협업을 통해 재학 중 해외 저명 학술지에 연구 결과를 게재했다는 점에서 큰 의의를 갖는다. [그림 2. 일별 자료로 측정된 재정지출의 증가가 인플레이션에 미치는 영향. (왼쪽) 정부의 지출 계약, (오늘쪽) 실제 정부 지출] 논문정보 ● 논문제목: Are government spending shocks inflationary at the zero lower bound? New evidence from daily data ● 논문주소: https://doi.org/10.1016/j.jedc.2022.104423
- 앤드와이즈 2022.11.10
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- Y-Scholar Hub 시스템 소개
- 대학원생의 연구업적을 홍보하고 연구를 장려하기 위하여 연세대학교는 Y-Scholar Hub 시스템을 구축하였습니다. https://yscholarhub.yonsei.ac.kr 을 통하여 대학원생 여러분의 연구성과를 확인하시고 본 시스템에 새로운 연구성과가 소개될 수 있도록 참고하여 주시기 바랍니다.
- 앤드와이즈 2022.11.10
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- 이상영 교수팀, 3차원 격자 구조 리튬금속 음극 개발
- 이상영 교수팀, 3차원 격자 구조 리튬금속 음극 개발 전기자동차 주행거리 2배 향상 가능한 리튬금속전지 상용화 발판 마련 세계적인 학술지 ‘Energy & Environmental Science’ 게재 [사진 1. (왼쪽부터) 이상영 교수, 류명화 제1저자, 김승혁 제1저자] 화공생명공학과 이상영 교수 연구팀은 3차원 격자 구조를 갖는 리튬금속 음극을 개발했다. 이를 통해 기존 리튬이온전지의 에너지 밀도 한계를 극복할 수 있는 차세대 전지 기술로서 세계적으로 주목받고 있는 리튬금속전지의 실질적 상용화를 위한 효율적인 접근법을 학문적으로 제시했다. 전기자동차 및 ESS에 사용되는 전지의 수요가 폭발적으로 늘어남에 따라, 고에너지 밀도 및 장수명 특성을 만족시킬 수 있는 차세대 전지에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 현재 상업적으로 가장 널리 사용되고 있는 리튬이온전지는 흑연 기반 음극을 사용해 리튬을 저장한다. 하지만 흑연 음극의 낮은 이론 용량(372 mAh/g)으로 인해 전지의 에너지 밀도를 높이는 데 한계에 이른 것으로 평가되고 있다. 반면, 리튬금속전지는 리튬금속을 음극 소재로 사용하며, 이는 흑연 대비 10배 이상 높은 이론 용량(3,860 mAh/g)을 가져 전지의 에너지 밀도를 비약적으로 향상시킬 수 있는 기술이다. 이로 인해 국내는 물론 전 세계적으로 매우 활발히 연구개발이 진행 중인 전지 분야이지만, 리튬금속 음극은 충전 시 음극 표면에 리튬의 수지상 성장이 유도돼 낮은 수명 특성 및 안전성이 저하되는 문제가 있다. 이를 극복하기 위한 선행 조건으로, 리튬 수지상 성장이 억제되고 균일한 리튬 전착이 가능해야 한다. 최근 리튬 저장이 가능한 다공체 도입이 상업화 가능성이 높은 시도로서 큰 주목을 받고 있다. 그러나 다공체 내부에 안정적 리튬 전착을 유도할 수 있도록 균일한 미세기공 구조를 구현하는 데 많은 어려움을 겪고 있다. 또한, 기존 연구들에서는 에너지 저장에 직접적으로 관여하지 않는 다공체 골격 자체의 무게 및 부피로 인해 전지의 실질적인 에너지 용량이 저하되는 문제가 수반됐다. 이러한 기존 연구들의 한계를 극복하기 위해, 이상영 교수 연구팀은 리튬이 다공체 내부에 안정적으로 저장됨과 동시에 다공체 골격 자체가 에너지 저장에 기여할 수 있는 새로운 개념의 리튬금속 저장 다공체를 고안했다. 즉, 리튬 충·방전이 가능한 실리콘 음극 소재를 이용해 3차원 격자 구조 다공체를 제조함으로써, 에너지 밀도 손실 없이 안정적인 리튬 전착을 가능하게 했다는 점이 주목할 만하다. 본 연구의 3차원 격자 구조 리튬금속 음극은 하이니켈(NCM811) 고용량 양극과의 결합을 통해 기존 리튬이온전지보다 약 2배 증가한 에너지 밀도(644 Wh/kg, 1538 Wh/L)를 갖는 리튬금속전지를 구현했다. [사진 2. 논문 대표 이미지] 이상영 교수는 “이번 연구는 차세대 고에너지 전극 기술로 주목을 받고 있는 리튬금속 저장 다공체의 이상적 구조를 최초로 구현한 결과로서, 이를 통해 전기자동차 및 ESS용 리튬금속전지의 실질적 실용화에 기여할 수 있을 것으로 기대한다.”고 본 연구의 의의를 밝혔다. 이 연구는 한국연구재단 중견연구자사업의 지원으로 수행됐으며, 에너지 분야 국제 학술 권위지인 ‘에너지 및 환경 과학(Energy & Environmental Science, IF 38.532)’에 5월 19일 온라인 게재됐다. 논문정보 ● 논문제목: A microgrid-patterned silicon electrode as an electroactive lithium host ● 논문주소: https://doi.org/10.1039/D2EE00981A
- 앤드와이즈 2022.11.10
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- LG디스플레이와 대학원 디스플레이융합공학과 설치 운영 협약식 개최
- LG디스플레이와 디스플레이 분야 고급 전문 기술 인력 양성 공학 전문 지식과 산업 현장 실무 경험을 갖춘 디스플레이 전문 인력 양성 융합 교육으로 차세대 리더 육성해 글로벌 시장에서 국가 산업 경쟁력 확보 [사진 1. 명재민 공과대학장(오른쪽)과 LG디스플레이 윤수영 CTO] 우리 대학교와 LG디스플레이(대표이사 정호영)는 채용조건형 대학원 디스플레이 계약학과를 설치해 디스플레이 분야 고급 전문 기술 인력을 양성한다. 이와 관련해 박승한 연구부총장 겸 대학원장, 명재민 공과대학장은 LG디스플레이 윤수영 CTO, 송상호 CHO와 5월 16일 LG사이언스파크에서 ‘대학원 디스플레이융합공학과 설치·운영 협약’을 체결했다. 우리 대학교와 LG디스플레이는 이번 협약을 통해 2023학년도부터 정원 10명 규모의 석사·박사·통합과정 신입생을 모집할 예정이다. 디스플레이 산업은 최근 세계 각국의 대규모 투자로 인해 세계 시장 점유율이 감소하고 있어, 적극적인 전문 인력 양성을 통해 세계 시장에서 국내 디스플레이의 산업 경쟁력을 확보하는 것이 중요하다. 이를 위해 디스플레이 분야에 특화된 전문 교육과정 신설을 통해 디스플레이 분야의 전문 기술 인력 부족 문제를 해결하고 차세대 디스플레이 인재를 양성해 글로벌 시장에서 국가 산업 경쟁력을 향상시킬 필요가 있다. 우리 대학교는 신설되는 대학원 디스플레이융합공학과에서 디스플레이 소자·공정, 패널, 소재, 광학, 알고리즘 연구를 비롯해, 설계, 소프트웨어 분야 등에 특화된 맞춤형 교육 및 연구 협력을 진행한다. 또한 사회의 니즈가 중심이 되는 문제 해결형 교육을 실시하며 인공지능(AI)을 포함한 다양한 기술과의 융합 교육을 통해, 공학 전문 지식과 산업 현장 실무 경험을 갖추고 디스플레이 분야의 리더가 될 우수한 인재를 전문적으로 양성해 나갈 계획이다. LG디스플레이는 우리 대학교와의 협력을 통해 차세대 디스플레이 산업을 지속적으로 선도하는 데 필요한 핵심 인재들을 더욱 체계적으로 양성하고 고급 전문 기술 인력을 안정적으로 확보할 수 있을 것으로 기대하고 있다. 이를 위해 LG디스플레이는 재학 기간 중 등록금 전액을 비롯해, 학비 보조금 및 논문 인쇄비 등을 별도 지원하며, 졸업 후 LG디스플레이 취업을 보장한다. [사진 2. (왼쪽부터) LG디스플레이 송상호 CHO, LG디스플레이 윤수영 CTO, 명재민 공과대학장, 박승한 연구부총장 겸 대학원장] 박승한 연구부총장은 협약식에서 “지속 가능한 산업 발전을 이루기 위해서는 차별화된 해법을 제시할 수 있는 우수한 융합 기술 인재 양성이 필수적”이라며, “국제경쟁력을 갖춘 창의적인 공학자로 성장시키기 위해 기초 과학뿐만 아니라 다양한 공학적인 전문 지식과 산업 현장에서의 실무 경험을 더한 산학 일체형 연계 교육 등 특화 교육이 필요하다.”고 강조했다. 이어 “체계적인 맞춤형 교육, 융합 교육, 특화 교육, 문제 해결형 교육을 통해 디스플레이 업계의 차세대 리더인 고급 전문 인력을 양성하는 데 연세대의 교육 인프라 및 연구역량을 적극 지원하겠다.”고 말했다. LG디스플레이 윤수영 CTO는 “뉴 노멀 시대를 맞아 디스플레이 산업은 기존과 달리 사람이 중심이 되며, 자동차, 건축 등 과거에 사용되지 않았던 분야와 디스플레이가 접목되고 새로운 시도가 이루어지고 있다.”면서, “이러한 디스플레이 분야에 필요한 융복합형 인재를 육성시키는 데 연세대학교 계약학과의 신설이 좋은 계기가 될 것이며, 그렇게 육성된 인재들이 새로운 디스플레이의 미래를 창조하는 데 밑거름이 될 것이라고 생각한다.”며, 디스플레이 산업의 미래와 인재 육성의 중요성을 언급했다. 우리 대학교와 LG디스플레이는 2021년 12월 학부과정 디스플레이융합공학과 신설을 위한 협약을 체결해 2023학년도부터 학부 신입생 30명을 모집하기로 한 바 있다.
- 앤드와이즈 2022.11.10
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- 삼륭물산(주) 조락교 회장 명예경제학박사 학위 수여
- 삼륭물산(주) 조락교 회장 명예박사 학위 수여 5월 12일, 장기원국제회의실에서 학위수여식 열려 [사진. (왼쪽부터) 박승한 연구부총장 겸 대학원장, 삼륭물산(주) 조락교 회장, 서승환 총장] 우리 대학교는 5월 12일(목) 오후 3시 연세·삼성학술정보관 장기원국제회의실에서 삼륭물산(주) 조락교 회장에게 명예경제학박사 학위를 수여했다. 조락교 회장은 우리 대학교 경제학과에 입학해 경제학 학사 및 석사 학위를 취득했고, 1980년 국내 최초로 카톤팩을 대량 생산하는 삼륭물산을 창업해 포장업계의 선도적인 기업으로서 국가 경제 발전에 기여했다. 또한, 용운장학재단을 설립해 핵심 인재 양성을 위한 장학금을 지원하고, 다양한 한글 연구 지원 사업, 한국어 교육 지원 사업, 한글상 수여 등 국학 발전에 기여했으며, ‘조락교 경제학상’, ‘용운의학대상’을 제정해 경제학, 의학 분야 학문 발전에도 공헌했다. 서승환 총장은 이날 환영사를 통해 “연세대학교가 세계 최고의 대학이 되기 위해서는 연세인 하나하나가 사회와 공존하고 혁신적인 아이디어로 사회 변화를 주도할 수 있어야 한다.”며 “베풀고 나누는 것이 스스로를 위한 가장 큰 기쁨이라고 말씀하신 조락교 회장님의 인재 양성과 탁월한 연구자 발굴에 대한 비전은 한국 사회와 교육을 견인하는 선구자의 비전”이라고 말했다. 박승한 연구부총장 겸 대학원장은 “조락교 회장이 선도적인 기업 경영으로 국가 경제 발전에 이바지하고, 학문 및 문화 발전을 위해 인재 양성에 지대한 공헌을 했기에 연세대학교 대학원 운영위원회 의결을 거쳐 명예경제학박사 학위수여를 추천했다.”고 전했다. 이에, 조락교 회장은 “연세대학교와 함께한 날을 기쁘게 여기며 좋아서 한 일을 이렇게 축하해 주심에 감사하며, 앞으로의 나눔과 베풂을 위해 노력하겠다.”고 답사했다.
- 앤드와이즈 2022.11.10
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- 김동호 교수팀, 나노 크리스탈 양자점의 3차원 모양 제어에 따른 다중 발광 메커니즘 규명
- 김동호 교수팀, 나노 크리스탈 양자점의 3차원 모양 제어에 따른 다중 발광 메커니즘 규명 종합화학 분야 세계 최고 권위지 ‘Advanced Materials (IF=30.849)’ 표지 논문 선정 [사진. 김동호 교수(왼쪽), 김태희 석박사 통합과정 학생] 이과대학 화학과 김동호 교수 연구팀(제1저자 김태희 통합과정 학생)은 시간 분해 단일 입자 분광법(time-resolved single-particle spectroscopy)과 편광 조절 시간 분해 흡수 및 형광 분광법(polarization-controlled transient absorption & fluorescence spectroscopy)을 이용해 인화인듐 테트라포드(InP tetrapod) 나노 크리스탈의 모양 제어에 따른 엑시톤 구속 차원 변화와 다중 광자 발광체로의 전환 메커니즘을 규명했다. 본 연구 결과는 그 우수성과 독창성을 인정받아 종합화학 분야 상위 1% (Rank by Journal Citation Indicator, 2020) 세계 최고 권위 학술지인 ‘어드밴스드 머터리얼스(Advanced Materials, IF=30.849)’에 5월 13일 온라인 게재됐으며, 해당 이슈의 표지 논문(Frontispiece cover paper)으로 선정됐다. 나노미터(㎚) 수준의 작은 크기로 존재하는 나노 크리스탈 양자점은 강한 공간적 구속력으로 발생하는 양자 구속 효과로 인해 흥미로운 광학 성질을 나타낸다. 발광 다이오드 기반 디스플레이를 비롯해 다양하게 응용되는 반도체 나노 크리스탈은 엑시톤(exciton, 전자-정공 쌍)의 거동에 따라 그 특성이 좌우되기에, 광전소자의 효율을 극대화하기 위해서는 나노 입자의 다양한 형태에 따른 엑시톤 거동의 변화에 대한 연구가 필수적이다. 세 개의 공간 차원에서 모두 구속 효과가 발생하는 구형의 양자점의 경우, 강하게 결속된 다중 엑시톤 상태는 오제 재결합 등을 통해 빠르게 소멸하며, 구속 효과가 하나 혹은 그 이상의 차원에 대해 이완될 경우 다중 전하가 상호작용하는 방식이 변화한다. 본 연구에서는 성균관대 정소희 교수 연구팀과의 공동연구를 통해 모양이 정교하게 제어된 단결정 테트라포드 그리고 정사면체(tetrahedron) 나노 크리스탈을 합성하고, 입자의 모양에 따른 엑시톤 거동 변화를 단일 입자 수준에서 관찰해 다중 발광체로의 전환 메커니즘을 최초로 규명했다. 김동호 교수 연구팀은 피코초(10⁻¹²초, 1조 분의 1초) 레이저와 광학 현미경을 접목시켜 시간과 공간 분해능을 동시에 갖춘 시간 분해 공초점 형광 현미경 장비를 이용해 나노 크리스탈 단일 입자의 형광 신호를 관측했다. 수직 구조의 두 검출기로 동시에 측정을 진행하는 시간-관계 단일 광자 계수 분광법(time-correlated single photon counting spectroscopy)을 이용하면 단일 입자의 이차 세기 상관(second order intensity correlation, g⁽²⁾) 광자 통계 특성을 관찰할 수 있다. 이차 세기 상관 통계로 관찰되는 비다발성(antibunching, g⁽²⁾(0) < 1)은 단일 입자 양자 발광체의 대표적인 특성으로, 이에 대한 정량적인 분석은 단일 입자 내 존재하는 발광 단위체의 개수에 대한 정보를 알 수 있게 한다. 팔 두께를 고정한 채 팔 길이를 다양하게 조절한 테트라포드 나노 크리스탈에 대해 단일 입자 형광 신호를 분석한 결과, 팔 길이가 짧은 테트라포드 입자는 정사면체 입자와 동일하게 단일 광자 발광체의 특성(g⁽²⁾(0) ≈ 0)을 보인 반면, 테트라포드의 팔 길이가 인화인듐(InP)의 엑시톤 보어 반지름(aB = 10 ㎚)을 넘어섬에 따라 다중 광자 발광체(0.5 < g⁽²⁾(0) < 1)로 전환되는 것을 관찰할 수 있었다. 또한, 편광을 조절한 시간 분해 분광 측정으로 입자의 모양에 따른 들뜬 상태의 비등방성 동역학(anisotropy dynamics) 분석을 통해, 테트라포드의 팔이 충분히 길 때(>aB) 엑시톤이 각 팔에 편재화돼 생성되며, 이를 통해 엑시톤 구속 차원이 3차원에서 준 2차원으로 전환됨과 동시에 테트라포드의 네 개의 팔이 각각의 발광 단위체로 작용할 수 있게 됨을 밝혔다. 나아가 단일 테트라포드 입자에 생성된 다중 엑시톤은 각 팔에 구속된 사면체형 기하 구조를 이루며 독특한 방식으로 상호작용했다. 엑시톤 간 상호작용은 입자 내 국부 전기장에 교란을 일으켜 양자 구속 스타크 효과(quantum-confined Stark effect)를 증폭시킬 뿐 아니라 단일 나노 크리스탈의 양자 메모리 효과를 향상시키는 역할을 했다. 김동호 교수는 “기하학적으로 제어된 다중 양자 상태 간 상호작용에 대한 이해는 나노 광학 및 양자 정보 분야로 신소재의 활용 범위를 확장시킬 수 있는 중요한 기반이 될 연구 결과”라고 연구의 의의를 밝혔다. 논문정보 ● 논문제목: Shape-Tuned Multiphoton-Emitting InP Nanotetrapods ● 논문주소: https://doi.org/10.1002/adma.202110665
- 앤드와이즈 2022.11.10
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- 김현재 교수팀, 피부에 붙여 혈관 속 생체지표를 모니터링하는 PPG 센서 및 플랫폼 제안
- 김현재 교수 연구팀, 피부에 붙여 혈관 속 생체지표를 모니터링 하는 PPG 센서 및 플랫폼 제안 의학 및 과학기술 분야 국제학술 권위지 ‘Nano Energy’ 게재 [사진. 김현재 교수(왼쪽), 제1저자 강병하 박사] 전기전자공학과 김현재 교수 연구팀은 유무기 하이브리드 산화물 포토트랜지스터에 활용된 유기물 내 용매 종류를 변경함으로써 발생되는 광전류 유형의 차이를 입증하고, 이를 통해 저/고위험 상태에서 활용될 PPG(Photoplethysmogram, 광용적맥파) 센서 개발 및 심혈관 상시 모니터링 시스템 플랫폼을 제안했다. 김현재 교수가 교신저자로, 졸업생인 강병하 박사(現 삼성전자 메모리사업부)가 제1저자로 참여한 이번 논문은 에너지를 활용한 나노 물질/디바이스 연구 분야 국제학술 최고 권위지 ‘나노 에너지(Nano Energy, IF 17.881, JCR 상위 4.79%)’에 11월 25일 게재됐다. 최근 고령화 사회가 도래하면서 단순히 수명을 연장하는 것이 아닌 건강하게 수명을 연장하는 것에 대한 관심이 높아지고 있다. 건강한 삶을 위해 다양한 질병에 대한 조기 진단과 즉각적인 치료의 중요성이 대두되고 있으며, 이에 따라 정보기술(IT, Intelligence technology)과 헬스케어(Healthcare) 기술이 결합된 전자소자가 주목받고 있다. 다양한 질병 중 세계 사망 원인 1위인 심혈관 질환은 일상생활에서 발생되는 심박수, 심박수 변동성, 산소포화도 및 혈압과 같은 생체신호들에 대한 이상 징후를 미리 감지해야 조기 진단이 가능하며 즉각적인 치료를 진행할 수 있다. 이러한 생체신호들을 생활 속에서 파악하기 위해서는 휴대성(Portability), 비침습(Non-invasive), 지속적인 모니터링(Continuous monitoring)의 특성이 요구되며, 이를 만족할 수 있는 전자소자인 PPG 센서가 주목받고 있다. 광다이오드(LED, Light-emitting diode)와 광검출기(Photodetector)로 구성된 PPG 센서는 광다이오드가 혈관에 빛을 인가시키고 반사된 빛을 검출함으로써 생체신호를 파악할 수 있는 유용한 소자로, 최근 스마트워치(Smartwatch)에 적용되고 있다. 하지만 현재 상용화되고 있는 PPG 센서는 부피가 크고 딱딱한 단점이 있어 피부와 PPG 센서의 차이를 형성하고 이에 따른 생체신호 검출 정확도가 떨어질 수 있다. 또한, 기존 PPG 센서는 가시광 광다이오드를 사용하기 때문에 피부 내 깊숙이 빛이 침투하지 못하는 단점이 있다. [그림. (위) Skin-conformable PPG 센서 모식도 및 생체신호 검출 데이터, (아래) 상시 가동 심혈관 모니터링 시스템을 위한 PPG 센서 플랫폼] 이에 본 연구팀은 피부 깊숙이까지 빛이 침투할 수 있으며, 유연한 특성까지 겸비한 ‘skin-conformable PPG 센서’를 개발했다. 개발된 PPG 센서는 전기적 특성이 우수한 산화물 반도체 기반 박막트랜지스터에 적외선 및 가시광 검출이 가능한 DPP(Diketopyrrolopyrrole) 폴리머 물질을 코팅시킨 유무기 하이브리드 산화물 포토트랜지스터와 광다이오드로 구성됐다. 본 연구팀은 DPP 폴리머 용매 종류의 변화를 통해 표면전위 특성을 조절함으로써 유무기 하이브리드 산화물 포토트랜지스터의 PPC(Persistent photoconductivity) 특성 발현 여부를 선택할 수 있었다. 이러한 결과를 통해 심박수가 낮은 상태에서는 PPC 특성이 있는 유무기 하이브리드 산화물 포토트랜지스터와 적외선 광다이오드만을 활용해 저전력 구동을 하며 심박수를 측정하고, 특정 수치 이상의 심박수 도달 시에는 PPC 특성이 없는 유무기 하이브리드 산화물 포토트랜지스터와 적외선 및 적색광 광다이오드를 활용해 심박수 및 산소포화도를 측정할 수 있는 상시 가동 심혈관 모니터링 시스템을 제안했다. 김현재 교수팀은 “본 연구팀이 제안한 skin-conformable PPG 센서 및 모니터링 시스템 플랫폼이 심혈관 질환 예방에 크게 기여할 수 있을 것으로 기대된다.”고 전했다. 논문정보 ● 논문제목: Skin-conformable photoplethysmogram sensors for energy-efficient always-on cardiovascular monitoring systems ● 논문주소: https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2021.106773
- 앤드와이즈 2022.11.10
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- 조용수 교수팀, 원자 간 거리 조절에 의한 최고의 플렉시블 압전에너지 하베스팅 성능 구현
- 조용수 교수팀, 원자 간 거리 조절에 의한 최고의 플렉시블 압전에너지 하베스팅 성능 구현 에너지 재료 분야 최고 학술지 ‘Advanced Energy Materials’ 게재 공과대학 신소재공학과 조용수 교수 연구팀(제1저자 김다빈, 공동저자 조경수, 박성준)이 휘어진 상태에서 내부 스트레스를 가하는 인 시투(in situ) 공정을 개발해 500㎚ 두께의 할라이드 페로브스카이트 박막에서 20V 이상의 고효율 압전에너지 하베스팅 특성을 구현하는 데 성공했다. 압전에너지 하베스팅(piezoelectric energy harvesting)은 신재생에너지 변환 기술의 하나로서 주위에서 쉽게 얻어지는 진동이나 응력 등 기계적 자극을 전기에너지로 바꾸는 기술이다. 본 연구에서는 기존에 알려진 산화물계 압전 화합물과 다른 무기 할라이드 화합물(CsPbBr3)를 적용, 플렉시블 소자로서는 최고의 성능인 22.6V와 1.13㎂의 전기에너지를 구현하는 데 성공했다. 할라이드 화합물은 100도 미만의 저온 공정이 가능해 플라스틱 기판 위 플렉시블 소자로서 구현이 가능하므로 태양전지, 광검출기, 퀀텀닷 분야에서 세계적으로 연구가 가장 활발하게 진행되고 있는 신소재 중 하나이다. 최고의 성능 구현을 위해 소자 제작 시 인위적으로 내부 응력을 조성해 최적의 격자 뒤틀림을 구현했다. 즉 소자의 밴딩 시 수평 방향으로는 격자 수축, 수직 방향으로의 격자 인장을 유도해 최대의 압전 성능이 나타나도록 했다. 또한 본 연구에서는 우수한 압전 특성의 메커니즘을 설명하기 위해 할라이드 결정구조 내에 원자 간 결합 거리와 결합 각의 변화를 추정해서 할라이드 소재에서의 팔면체 뒤틀림 거동을 정량적으로 제시했다. 할라이드에서만 가능한 경쟁력 있는 플렉시블 소자를 구현함으로써 압전 특성을 이용한 각종 센서, 엑추에이터, 트랜스듀서 분야로 다양한 응용이 가능하다. 본 연구 결과는 와일리(Wiley)에서 출판되는 에너지 재료 분야 최고 학술지인 어드밴스드 에너지 머티리얼즈(Advanced Energy Materials, IF=29.368) 2월호에 온라인 게재됐으며 한국연구재단의 중견연구자지원사업과 미래소재디스커버리사업의 지원으로 이뤄졌다. 논문정보 ● 논문제목: Contribution of Anisotropic Lattice-Strain to Piezoelectricity and Electromechanical Power Generation of Flexible Inorganic Halide Thin Films ● 논문주소: https://doi.org/10.1002/aenm.202103329
- 앤드와이즈 2022.11.10
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- 김동호 교수팀, 엑시머 형성 과정의 구조 변화 메커니즘 규명
- 김동호 교수팀, 엑시머 형성 과정의 구조 변화 메커니즘 규명 종합화학 분야 세계적 권위지 ‘앙게반테 케미’ VIPs 및 표지논문 선정 [사진. 김동호 교수(왼쪽), 홍용석 박사] 이과대학 화학과 김동호 교수 연구팀은 펨토초 시간 분해 순간 유도 라만 분광법(time-resolved impulsive stimulated Raman spectroscopy)을 이용해 퍼릴렌 비스이마이드(perylene bisimide) 쌓임체 내에서의 엑시머 형성 과정(excimer formation)에 수반되는 구조 변화 메커니즘을 규명했다. 엑시머(excimer)란 들뜬 상태에서 두 개의 단량체가 상호작용해 생기는 들뜬 상태 이합체(excited-dimer)를 뜻하며, 파이공액 유기물의 쌓임체로 구성되는 유기 광전자 소자에서 흔히 발현된다. 유기 광전자 소자 내에서 엑시머의 형성은 소자 내의 에너지 수송을 억제시키는 요소로 알려져 있어, 엑시머 형성 메커니즘에 대한 연구는 효율적인 소자 개발에 필수적이다. 이론적 연구를 통해 엑시머 형성 과정에서 구조 변화가 중요한 역할을 할 것이라 예측하고 있으나, 실제 엑시머의 발현에 영향을 미치는 구조 변화 메커니즘의 실험적 규명은 이루어진 바 없다. 본 연구에서는 독일 연구팀과의 공동연구를 통해 엑시머가 발현되는 쌓임 구조 중 가장 단순한 모델인 퍼릴렌 비스이마이드 이합체(dimer)를 합성했고, 시간 분해 순간 유도 라만 분광법을 이용해 엑시머 형성의 구조 메커니즘을 규명하고자 했다. 김동호 교수 연구팀은 200 펨토초로 발현되는 엑시머의 구조 변화를 포착하고자 ‘시간 분해 라만 분광법’을 도입했다. 이러한 라만 분광법은 10 펨토초(100조 분의 1초) 미만의 레이저 펄스를 이용해 일반적인 유기 분자체에서 관측되는 100~3000 ㎝⁻¹ 영역의 진동 모드를 관측할 수 있도록 해, 들뜬 상태에서 수반되는 구조 변화에 대한 정보를 얻어 낼 수 있다. 시간 분해 라만 분광 장치를 이용해 실시간 라만 스펙트라의 변화를 분석한 결과, 200 펨토초로 분자 간 거리가 감소하고 배향의 각도가 줄어드는 구조 변화를 관측할 수 있었다. 또한, 시간 영역의 진동 결맞음(vibrational coherence) 신호를 분석해 해당 진동 모드가 엑시머 형성 과정과 진동-전자 상호작용(vibronic coupling)을 해 엑시머 형성 과정이 초고속(200 펨토초)으로 발현될 수 있음을 규명했다. 김동호 교수는 “유기 소자 내에서의 엑시머가 어떠한 조건에서, 어떻게 발현되는지에 대한 이해는 효율적인 소자를 디자인하기 위해 필수적”이라며 “따라서 본 연구에서 밝혀낸 엑시머 발현의 구조 메커니즘은 앞으로 엑시머의 발현을 조절하는 소자 디자인에 초석이 되는 연구 결과라 생각된다.”고 말했다. 본 연구 결과는 종합화학 분야의 세계적 권위 학술지인 ‘앙게반테 케미(Angewandte Chemie International Edition)’에 지난해 12월 26일 게재됐으며, VIPs (Very Important Papers, less than 5%) 및 표지논문으로 3월 3일 선정됐다. 논문정보 ● 논문제목: Real-time Observation of Structural Dynamics Triggering Excimer Formation in a Perylene Bisimide Folda-dimer by Ultrafast Time-Domain Raman Spectroscopy ● 논문주소: https://doi.org/10.1002/anie.202114474
- 앤드와이즈 2022.11.10
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- 조승우 교수팀, 장기 맞춤형 오가노이드 배양 및 이식 플랫폼 개발
- 조승우 교수팀, 장기 맞춤형 오가노이드 배양 및 이식 플랫폼 개발 효율성·재현성·안전성이 뛰어난 새로운 오가노이드 배양 소재 개발 세계적인 학술지 ‘Nature Communications’ 게재 [사진. (왼쪽부터) 조승우 교수, 김수란 박사, 민성진 박사] 생명공학과 조승우 교수(기초과학연구원 나노의학연구단 연구위원) 연구팀은 생체 조직의 고유 성분을 활용해 오가노이드(Organoid)를 삼차원 배양할 수 있는 새로운 배양 지지체를 개발했다. 본 연구에서는 조직 내의 세포들은 모두 제거하고 조직 특이적 세포외기질(Extracellular matrix) 성분은 보존하는 탈세포(Decellularization) 공정을 이용해, 오가노이드 맞춤형 하이드로젤(Hydrogel) 지지체를 제작했다. ‘미니 장기’라고도 불리는 오가노이드는 특정 장기 및 조직의 구조와 기능을 체외에서 매우 유사하게 재현할 수 있기 때문에 질환 기전 연구, 신약 및 재생 치료제 개발 등에 활발히 사용되고 있다. 현재 대부분의 오가노이드 배양은 쥐의 암 조직에서 추출한 매트릭스 소재에 의존하고 있다. 하지만 이러한 기존 소재는 동물 유래 병원균이 인체 내로 전이될 위험성이 있고 배치 간 차이로 인해 실험 결과의 재현성이 낮으며 비용도 상당히 고가이기 때문에 이를 통해 생산된 오가노이드의 활용도가 상당히 제한적이다. 게다가 암 조직과 정상 조직의 세포외기질 조성이 굉장히 다르기 때문에 암 조직에서 유래된 배양 지지체는 특정 장기 오가노이드를 위한 조직 특이적 미세환경을 제대로 제공할 수 없다는 한계가 있다. 본 연구진은 이러한 문제점을 해결하기 위해 오가노이드 형성을 유도하고 발달시킬 수 있으면서 기존 암 조직 유래 배양 소재를 대체할 수 있는 안전성 및 재현성이 뛰어난 새로운 배양 지지체를 개발했다. 위, 장 조직에 대한 탈세포 공정 최적화를 통해 위·장 조직 특이적 미세환경을 구현할 수 있는 장기 맞춤형 오가노이드 배양 지지체를 각각 제작하고 그 성능을 검증했다. 기존의 상용화된 오가노이드 배양 지지체는 거의 특정 당단백질 성분으로만 구성된 반면, 본 연구에서 제작된 위·장 오가노이드 맞춤형 배양 지지체에는 실제 위·장 조직에 풍부하게 존재하는 다양한 유형의 세포외기질 성분들이 고르게 존재함을 확인했다. 이러한 성분들은 해당 장기 오가노이드의 분화 및 발달에 큰 도움이 될 것으로 예측됐으며, 실제로 개발한 배양 지지체에서 오가노이드를 배양했을 때 기존 상용화된 배양 소재에서와 동등하거나 향상된 수준의 위·장 오가노이드가 각각 형성됐다. 또한 독성 평가 및 염증 반응 분석을 통해 안전성이 뛰어난 재료임을 검증했고, 배치가 달라져도 주요 세포외기질 성분의 차이가 크지 않음을 확인했다. 아울러 위·장 오가노이드 맞춤형 배양 지지체의 조직 특이적 및 연령 특이적 성분들이 오가노이드 발달에 미치는 영향을 확인할 수 있었으며, 이를 통해 오가노이드 배양에 중요한 핵심 세포외기질 단백질들을 선별할 수 있었다. 이 외에도 개발한 오가노이드 배양 지지체가 위·장 오가노이드의 장기 배양 및 이식 치료에도 효과적으로 활용될 수 있음을 검증하는 다양한 실험 결과들을 확보했다. [그림. 장기 맞춤형 탈세포 조직 유래 오가노이드 배양 지지체 제작 및 개발한 지지체에서 형성된 위 및 장 오가노이드] 이번 연구를 통해 개발한 장기 맞춤형 오가노이드 배양 지지체는 기존 오가노이드 배양 소재의 문제점인 배치 간 차이로 인한 낮은 재현성, 안전성, 고비용 문제를 효과적으로 해결할 수 있다. 따라서, 기존 소재를 대체해 대규모 신약 스크리닝, 환자 맞춤형 질환 모델링 등 다양한 전임상 연구의 플랫폼 기술로 활용될 수 있을 것으로 예상된다. 그뿐 아니라 대부분의 기존 오가노이드 배양 소재가 외국 제품에 의존하고 있는 현실을 타개해 오가노이드 배양 소재의 국산화를 도모하고, 해외 시장 진출을 통해 고부가가치 창출이 가능할 것으로 보인다. 특히, 기존 암 조직 유래 배양 소재와는 달리 사람에게도 이식 가능해, 조직 재생을 위한 오가노이드 치료제 개발 및 이식 치료 플랫폼 구축 등 재생의학 분야에서도 광범위하게 활용될 수 있을 것으로 기대된다. 본 연구는 한국연구재단 중견연구자사업 및 바이오·의료기술개발사업, 산업통상자원부 산업기술혁신사업, 연세 시그니처 연구클러스터사업 및 기초과학연구원(IBS) 나노의학연구단의 지원으로 수행됐다. 이번 연구 결과는 세계적인 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)’에 3월 30일 게재됐다. 생명공학과 김수란 박사, 민성진 박사가 공동 제1저자로, 조승우 교수가 교신저자로 참여했다. 논문정보 ● 논문제목: Tissue extracellular matrix hydrogels as alternatives to Matrigel for culturing gastrointestinal organoids ● 논문주소: https://www.nature.com/articles/s41467-022-29279-4 용어설명 ● 오가노이드(Organoid): 줄기세포의 분화 및 자가 조직화를 통해 형성되는 3차원 장기 유사체. ● 세포외기질(Extracellular matrix): 조직에서 세포 사이 공간을 채워주는 성분으로 조직의 구조적, 물리적인 지지체 역할을 제공할 뿐만 아니라 세포의 증식 및 분화와 더불어 조직의 형성, 재생 및 항상성 유지 등 다양한 생명 현상에 중요한 생화학적·생체역학적 신호를 제공하는 물질임. ●탈세포(Decellularization): 생체 조직에서 화학적 혹은 물리적 처리를 통해 세포 성분들은 모두 제거하되 고유한 세포외기질 성분들은 보존시키는 공정. ●하이드로젤(Hydrogel): 친수성 고분자가 물리적 혹은 화학적 결합을 통해 3차원 네트워크를 형성해 만들어진 것으로, 많은 수분을 함유한 젤리 같은 물질.
- 앤드와이즈 2022.11.10
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