국내 연구진이 화재나 폭발위험이 없고 저장용량도 큰 전고체 이차전지 기술을 완벽하게 개발해 냈다. 한국전자통신연구원(ETRI) 지능형센서연구실, 대구경북과학기술원(DGIST) 에너지공학연구소 공동연구팀은 화재 및 폭발위험이 없는 전고체 이차전지용 양극기술을 개발했다고 13일 밝혔다. 연구팀은 지난해 전고체 이차전지용 음극구조 기술을 개발해 안전하면서 성능이 우수한 전고체 이차전지 핵심원천기술을 확보했다는 평가를 받고 있다. 이번 연구결과는 에너지 과학 분야 국제학술지 ‘에너지 스토리지 머티리얼즈’에 실렸다. 현재 많이 쓰이는 리튬이온전지는 액체전해질이 쓰이기 때문에 외부 충격이나 온도 상승 등이 원인이 돼 폭발 및 화재위험이 상존한다. 이 때문에 배터리에서 이온을 전달하는 전해질을 액체 대신 고체를 적용한 전고체 이차전지를 상용화하기 위한 기술이 활발하게 연구되고 있다. 일반적으로 전고체 이차전지의 양극은 전자 전도를 담당하는 도전재, 이온 전도를 담당하는 고체 전해질, 에너지 저장을 담당하는 활물질, 이들을 물리화학적으로 고정시켜주는 바인더로 구성된다. 전해질은 리튬이온이 원활하게 이동해 전기를 생산하도록 하기 때문에 반드시 필요한 부분이지만 고체전해질 구성비가 늘어나면 상대적으로 활물질이 적게 들어가 에너지 밀도(용량)를 늘리는데 한계가 있다. 이에 연구팀은 고체전해질 없이 이황화티타늄이라는 물질에 압력을 가해 입자간 빈틈이 없게 만든 활물질과 바인더만으로 구성된 양극구조를 만들었다. 연구팀은 활물질과 바인더로만 구성된 양극구조로 된 전지를 사용했을 때 발생할 수 있는 상황을 컴퓨터 가상실험한 결과 리튬이온이 이황화티타늄 입자들을 통해 원활하게 움직이는 것을 확인했다. 고체전해질 없이도 전고체 이차전지가 작동할 수 있다는 것이다. 실제로 고체전해질을 사용하지 않고 활물질 함량을 늘릴 수 있어 고체전해질을 사용했을 때보다 에너지 밀도를 1.3배 이상 높일 수 있고 제작 비용도 낮출 수 있다는 장점이 있는 것으로 확인됐다. 이영기 ETRI 책임연구원은 “이번 연구와 앞서 지난해 연구한 결과를 통해 음극과 양극 모두에서 활물질만으로 이온확산이 가능하다는 것을 확인한 만큼 에너지밀도를 더욱 높일 핵심원천기술을 확보해 화재, 폭발위험이 없는 전고체 이차전지기술 상용화를 앞당길 것”이라고 설명했다.

DGIST 장경인 교수팀이 한국뇌연구원 라종철 교수팀과 한국생산기술연구원의 금호현 박사팀과 공동으로 반도체 및 소자 제작을 위한 새로운 전사인쇄 공법을 최초 개발했다. 최근 웨어러블 디바이스나 곡면 디스플레이 기술 등이 발전하면서 고도화된 반도체 소자 제작기법이 요구되는 추세다. 이에 더욱 정확하고 신속한 전사인쇄 공법의 개발 필요성이 대두되고 있다. 전사인쇄는 서로 다른 기판에서 제작된 소자들을 새로운 기판으로 옮겨 통합시키는 반도체 제작의 필수 공정인데, 복잡한 전자 소자를 제작 시 광범위하게 사용된다. 종래 사용된 습식 전사 인쇄 공법은 기판 위에 소자를 제작 후 부식액을 이용해 아래층을 녹여 없앤 후 새로운 기판으로 옮기는 방법이다. 하지만 기판의 층 면적이 큰 경우, 녹이는 데 시간이 오래 소모되는 점과 소자 모양의 왜곡 가능성 등 대량생산의 한계가 있었다. 이를 대체하기 위해 개발된 최근의 건식 전사 인쇄 기법들은 기존 습식 공법보다 좋은 성능을 가진다. 하지만 공정의 범용성 부족, 고가의 장비 필요, 대량생산의 어려움 등 여전히 많은 한계점이 있는 실정이다. 이에 DGIST 장경인 교수 연구팀은 인접한 두 물질이 온도 상승에 따른 부피 변화 값의 차이를 나타내는 열팽창 계수를 이용해, 소자를 안정적이고 신속히 기판에서 분리하는 새로운 건식 전사인쇄 공법을 개발했다. 연구팀은 열팽창 계수 차이가 큰 금(Au)과 규소(Si) 또는 구리(Cu)와 규소(Si)를 얇은 박막형태로 서로 겹치게 제작했다. 이들을 높은 온도로 가열함에 따라 두 물질 사이 경계면에 강한 힘이 집중되며 균열이 발생했고, 이를 통해 소자를 기판에서 분리시키는 데 성공했다. 연구팀은 물리적 모델링과 시뮬레이션을 통해 무선 통신 시스템부터 복잡한 구조인 심혈관 센서, 가스 센서, 광유전학 소자 등에 광범위하게 적용될 수 있음을 추가 입증했다. 특히 기존 습식 전사인쇄방식에 비해 1만 배 이상 소모시간이 단축되고 정밀한 전사 인쇄가 가능하다는 점이 장점이다. 장 교수는 “기존의 습식 전사인쇄 기술로는 불가능했던 바이오센서나 반도체 소자 제작처럼 정밀하고 대량 생산이 필요한 산업에 적용 가능하며, 연구실 단위의 소규모 시설에서도 빠르고 안정적인 고정밀 소자 제작이 가능하다.”면서, “앞으로 더 많은 분야에서 적용될 수 있도록 해당 기술을 더욱 발전시키겠다”고 밝혔다. 이번 연구는 DGIST 로봇공학전공 하정대 석박사통합과정생이 제1저자로 참여했으며, 국제학술지 사이언스의 자매지 ‘사이언스 어드밴시스(Science Advances)’ 7월 9일자 온라인 게재됐다.

DGIST 로봇공학전공 김회준 교수팀이 상용 3D 프린터로 제작한 탄소나노복합체를 이용해 다축 압력 및 온도 측정이 가능한 센서를 개발했다. 기존 탄소나노복합체가 갖는 단점들을 극복한 이번 연구 결과는 향후 웨어러블 분야 및 다양한 로봇분야에 적용 가능할 것으로 기대된다. 김회준 교수팀은 먼저 제작이 까다롭던 탄소나노복합체를 손쉽게 만들 수 있는 3D 프린터 필라멘트를 개발했다. 그리고 김회준 교수팀은 개발한 필라멘트를 이용해 제작이 까다롭던 탄소나노튜브 기반의 복합체를 기존보다 더 빠르고 저렴하게 제작하는데 성공했다. 이후 제작된 탄소나노복합체를 활용해 기존의 단점을 보완한 새로운 센서를 개발했다. 개발된 센서는 압력을 측정하는 압력축을 여러 개로 늘려 압력 측정의 범위를 늘리고 이를 온도를 감지하는 센서와 통합하는 등 여러 방면에서의 최적화를 진행했다. 또 센서는 중간에 비어있는 구조로 제작돼, 센서가 여러 방향에서 가해지는 압력을 유연하면서도 정확하게 측정할 수 있게끔 했다. 이처럼 김회준 교수팀이 개발한 센서는 기존 센서의 단점들을 보완하고, 구조적인 장점까지 갖춤으로써 낮은 압력의 측정이 필요한 웨어러블 분야부터 높은 범위의 압력이 필요한 로봇분야까지 폭넓은 분야에 적용이 가능한 장점을 지닌다. 더불어, 온도 센서와 통합돼있기 때문에 외부 온도변화에 따른 센서값 보정을 통해 보다 정확한 압력 측정이 가능하다는 장점도 갖고 있다. 뿐만 아니라, 이번 연구를 통해 확보된 기능성 소재 필라먼트 제작방법은 향후 다양한 탄소나노소재, 전도성소재, 세라믹소재 등에 적용이 기대된다. 김 교수는 “생체 및 로봇에 적용할 유연 박막형 압력센서를 연구하던 중 측정범위가 너무 낮은 한계에 도달해 이번 연구를 진행하게 됐다”며 “추후 탄소나노소재 외에도 다양한 소재와 3D 프린터를 활용한 센서 제작이 가능한 만큼 지속적인 연구를 진행할 것”이라고 말했다. 이번 연구 결과는 그 우수성을 인정받아 Materials-Composites 분야 최상위 저널인 Composites Part B: Engineering에 6월 16일(수) 온라인 게재됐으며, 한국연구재단 신진과제 및 DGIST 일반사업의 지원으로 수행됐다.

DGIST 신물질과학전공 김철기 교수 연구팀이 자성을 이용해 다중 세포를 제어, 분석하는 자성 트위징 기술을 개발했다. 정밀한 개별 세포 분석이 더욱 용이해져, 질병 맞춤 치료나 신약개발 등 바이오 의학 분야 연구에 획기적인 원천기술이 될 전망이다. 생명체를 이루는 세포는 다양한 분화작용을 통해 스스로 성장하고 조절한다. 이러한 세포가 비정상적인 작동을 하면 각종 질환이나 암세포를 유발한다. 이러한 수많은 세포들이 가진 각기 다른 특성 때문에 세포 상호작용 등을 밝혀내기 위한 단일 세포 연구가 필요하다. 단일 세포 연구는 여러 세포들이 섞이지 않도록 격리하는 기술이 중요하다. 현재까지는 광압(光壓)을 이용해 힘을 주어 세포를 움직이게 하는 광학트위저(optical tweezers) 기술 등이 주로 사용되고 있다. 이는 각기 다른 세포를 구분하기 위해 형광 라벨링을 이용한 이미지인식 처리 등 외부적인 프로세싱이 별도로 필요하다. 또한 기존의 자성 기반 기술들은 단일 세포 제어를 위해 세포 표면이 가지는 사전 정보가 필요해 추가적인 공정과 비용이 발생한다. 이에 DGIST 김철기 교수 연구팀은 자기장 제어로 간단하고 효과적으로 수천 개의 세포와 초상자성(superparamagnetic) 입자를 제어하는데 성공했다. 초상자성 입자란 세포를 움직이는 운반자 역할을 하는 미세한 자성체인데, 세포 주변의 공간에 이를 채워 넣어 특정 세포를 정밀하게 제어 가능하게 했다. 또한 연구팀은 특수한 형상의 미세 자성 패턴으로 각 세포를 패턴에 따라 움직여 크기별로 분류한 뒤에 원하는 위치에 개별적으로 다중의 세포를 포집할 수 있었다. 이는 패턴이 자체적으로 대상을 판단하기 때문에 기존까지의 외부 설비가 필요 없는 장점이 있다. 연구팀은 더 나아가 자성체의 응집 문제 등 기존의 자성 기반 플랫폼이 가진 한계를 보완한 자성 트위징 플랫폼을 자체 개발했다. 연구팀은 실험을 통해 의도적으로 대칭을 무너트린 자성 패턴으로 수백 개의 위치에서 동시에 응집된 자성체를 동일한 간격으로 분리해내는 데 성공했다. 제1저자인 김현설 박사과정생은 “미세 자석의 형태를 변경하는 것만으로 복잡한 장비와 동일한 결과를 얻는 것이 가장 큰 장점“이라며 “복잡한 설정 없이 회전자기장의 각도만으로 제어가 가능하다”고 설명했다. 김철기 교수는 “기존의 표지(標識)된 세포만을 분리하는 기술을 넘어, 표지된 세포와 비표지된 세포 양쪽 모두를 목적별로 개별 제어하는 기술을 최초 개발했다”며, “세포에 가장 영향을 적게 주는 자기장을 기반으로 해, 단일 세포 규모의 연구와 각종 조기 진단, 맞춤의학 등의 활용이 기대된다”고 밝혔다. 이번 연구 결과는 세계적 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)’에 5월 21일자 온라인 게재와 더불어 ‘어드밴스드 사이언스(Advanced Science)’에 6월 26일자 표지논문으로 채택됐다. 아울러 과학기술정보통신부의 지원과 한국연구재단 선도연구과제인 자성기반라이프케어연구센터 및 삼성전자 미래기술육성센터의 지원을 받아 진행됐다.

DGIST 도서관이 교육부가 주관하고 한국교육학술정보원이 시행하는 전국 대학도서관 평가에서 교육부 장관상을 수상했다. 이번 평가는 대학도서관진흥법에 따라 전국 382개 대학 도서관을 대상으로 △도서관 발전기반(Ⅰ),(Ⅱ) △도서관 운영 △도서관 운영성과 등 균형성과평가(BSC, Balanced Score Card) 기반 4개 영역, 총 23개 지표에 따라 진행됐다. DGIST 도서관은 중장기 발전계획에 따른 △콘텐츠 큐레이션 서비스 △연구성과 관리·분석 서비스 △과학기술원 협력도서관(STAR Library) 운영 등 특성화 서비스에서 특히 인정받아 4년제 대학 C그룹(학생 수 5천명 이하) 81개 대학 중 1위를 차지해 교육부 장관상 수상의 영예를 얻었다. DGIST 문인규 학술정보본부장은 “앞으로도 급변하는 고등교육 환경에 도서관이 발 빠르게 대응하여 기관의 교육·연구 경쟁력에 기여하는 것은 물론 대학도서관의 위상을 높이는데 DGIST 도서관이 일조할 수 있도록 더욱 노력하겠다”고 밝혔다.

DGIST 에너지융합연구부 김영훈 박사와 에너지공학전공 최종민 교수 공동연구팀이 매우 균일한 입자 크기를 갖는 페로브스카이트 양자점을 획득해 양자점 태양전지의 성능을 향상시킬 수 있는 원천 기술을 개발했다. 균일한 입자 크기를 갖는 페로브스카이트 양자점은 박막 및 소자 제작 과정 중에 열처리가 전혀 필요 없어, 향후 플렉시블-웨어러블 태양전지 소자 구현, 고색순도·고발광의 발광 다이오드 소자 분야 등 다양하게 적용될 수 있을 것으로 기대된다. 최근 태양전지에 대한 관심이 높아지며 넓은 영역에서 뛰어난 빛 흡수 능력을 갖는 양자점을 이용한 태양전지 연구가 활발하다. 특히 양자점은 차세대 태양전지의 핵심 소재로, 입자 크기에 따라 소재의 빛 흡수율과 발광 능력을 결정하는 ‘광학 밴드갭(Optical bandgap)’을 자유자재로 조절할 수 있다. 그 중에서도 가장 높은 효율을 가진 페로브스카이트 양자점 태양전지 제작을 위해 고품질의 페로브스카이트 양자점 합성은 필수적이다. 이 때, 합성과정에서 사용된 잔여 전구체 및 리간드 등의 화학물질을 제거해 페로브스카이트 양자점만 선별하는 정제 과정이 필수이지만 정제에 사용되는 안티용매(Antisolvent)는 페로브스카이트 양자점의 용해와 응집을 발생시켜 페로브스카이트 양자점의 크기와 분포의 균일성을 저해하고, 나아가 태양전지의 성능을 저하시키는 한계를 지녀왔다. 이에 연구팀은 서로 크기가 다른 페로브스카이트 양자점들에 젤 투과 크로마토그래피(Gel-permeation chromatography) 방식을 적용, 균일한 크기의 입자만을 선별할 수 있는 기술을 개발했다. 또한 매우 균일한 입자 크기를 갖는 단분산 페로브스카이트 양자점이 매우 우수한 광학, 광물리적 및 광전 특성을 가지고 있단 사실도 규명했다. 추가적으로, 연구팀은 페로브스카이트 양자점의 입자의 균일한 크기와 태양전지 성능간의 관계에 대해서도 연구를 진행, 페로브스카이트 양자점의 균일한 입자가 태양전지 성능에 긍정적인 영향을 미친다는 사실을 최초로 입증해냈으며, 1.27V의 개방전압 및 15.3%의 광전변환효율을 갖는 고성능의 페로브스카이트 양자점 태양전지도 추가적으로 개발하는 성공했다. DGIST 에너지융합연구부 김영훈 박사는 “양자점은 그 입자의 크기에 따라 광학 성질이 달라지는 특징을 가지고 있어, 다양한 크기의 양자점이 혼합되면 양자점 본연의 광학·광물리적 특성이 약화될 수 있다”며 “이번 연구는 이처럼 페로브스카이트 양자점의 특성이 약화될 수 있는 근본적인 원인을 해결한 연구로, 향후 태양광 발전을 비롯한 발광 다이오드, 무전력 디스플레이 등 그 활용도가 매우 높을것으로 기대된다”고 밝혔다. 이번 연구는 POSTECH 화학공학과 박태호 교수 연구팀과 공동협력으로 진행됐으며, 에너지과학 분야 국제 학술지 ‘ACS Energy Letters’에 온라인판 커버 논문으로 지난 11일 게재됐다. 대구 한찬규 기자 cghan@seoul.co.kr

DGIST 뉴바이올로지전공 김민석 교수가 설립한 교원창업기업인 ㈜씨티셀즈(CTCELLS)가 최근 중소벤처기업부와 창업진흥원 주관 ‘아기유니콘 200 육성사업’에 최종 선정됐다. 선정된 기업은 시장개척자금 3억원을 포함한 특별 보증 및 정책자금, R&D(기술·개발) 관련 사업 우대 등 다양한 혜택을 제공받는다. ㈜씨티셀즈는 2018년 4월, 액체생검 기술을 기반으로 설립돼 암 진단-치료 토탈 솔루션 제공을 목표로 하고 있다. ㈜씨티셀즈는 설립이후 과학기술정보통신부 주관 원천기술개발사업과 이공분야기초연구실 사업, 중소벤처기업부 기술창업프로그램(TIPS) 및 한국연구재단 주관 바이오코어 퍼실리티(공공기관이 창업공간·장비 구축과 컨설팅을 제공하고 정부가 연구개발을 지원하는 사업) 등 굵직한 국가 과제에 참여중이다. 또한 최근 4월 성공적으로 마무리된 시리즈 A 투자에서는 인라이트벤처스와 LSK인베스트먼트, 충남대기술지주, UTC인베스트먼트, KB증권이 투자했다. 특히, SK바이오사이언스가 전략적투자자(SI)로 참여했으며 이는 외부기업에 투자한 첫 케이스다. 김 교수는 “아기유니콘 200 육성사업을 통해 그동안의 연구 성과를 사업화 하는 첫 발걸음이 될 수 있어 기대가 된다”며 “클라우스 판텔(Klaus Pantel)과 같은 세계적인 연구그룹과 협업해 암환자들에게 힘이 될 수 있는 첨단기술들을 구현해 나갈 것”이라고 전했다. 대구 한찬규 기자 cghan@seoul.co.kr

DGIST 에너지공학전공 이용민 교수, 이홍경 교수, 한밭대학교 화학생명공학과 유명현 교수 공동 연구팀이 리튬 금속 분말에 안정화 첨가제를 첨가한 초박막 리튬 금속 음극 제조 기술을 개발했다. 이번에 개발한 음극 제조 기술은 기존 음극보다 사용수명을 늘릴 수 있어, 향후 이차전지 개발에 긍정적인 영향을 줄 것으로 보인다. 공동 연구팀은 기존 음극에 새로운 물질을 첨가해 문제를 억제시킨 새로운 음극 제작 기술을 개발했다. 연구팀은 음극 제작을 위해 계면보호 첨가제인 ‘리튬 질산염’을 리튬 금속 분말과 혼합하고, 용액 상 반응을 통해 음극 표면이 균일하게 형성되도록 유도했다. 거푸집 구조에 담지된 리튬 질산염은 서서히 전해질로 방출되어 전지를 장기간 사용하더라도 지속적으로 계면이 보호되도록 설계했다. 이렇게 개발된 음극은 20 마이크로미터(㎛) 두께로, 공동 연구팀은 긴 시간 사용하는 조건에도 기존 대비 약 50배가량 수명특성이 향상하였으며, 리튬 덴드라이트 형성을 효과적으로 억제했으며 상용전지 수준의 수명특성이 확보될 수 있음을 실험을 통해 검증했다. DGIST 에너지공학전공 이용민 교수는 “이번에 개발한 기술은 초박막·광폭 리튬 금속 전극 제조 및 성능 확보가 가능한 원천 기술로, 다양한 전지 및 전해액 시스템에서도 적용할 수 있을 것”이라며 “리튬 금속이 적용되는 다양한 차세대 이차전지에 적용될 수 있도록 더욱 발전시키고자 한다.”고 포부를 밝혔다. 해당 연구는 DGIST 에너지공학 전공 이용민 교수, 이홍경 교수, 한밭대 화학생명공학과 유명현 교수의 공동 연구를 바탕으로 DGIST 에너지공학전공 진다희 박사과정생이 제1저자로 참여했으며, 에너지 소재 분야 저명 국제 학술지인 ‘Advanced Energy Materials’에 뒷표지 논문으로 5월 12(수) 게재됐다. 한편, 이번 연구는 과학기술정보통신부 한국연구재단 기초연구실 지원사업과 우수 신진연구 지원사업, 그리고 일진머티리얼즈㈜ 지원을 받아 수행됐다. 대구 한찬규 기자 cghan@seoul.co.kr

DGIST 에너지공학전공 상가라쥬 샨무감 교수팀은 연료 전지에 사용되는 내피온 소재의 ‘고분자 전해질막이 갖는 성능저하 및 열화 문제를 해결하는데 성공했다. 새로운 방식으로 개발된 PEM은 연료전지의 출력과 내구성을 모두 개선시킬 것으로 기대돼, 향후 연료전지가 활용되는 다양한 산업분야에 긍정적인 영향을 줄 것으로 예상된다. ‘고분자 전해질 연료전지’는 수소가스의 수소가 수소 이온과 전자로 분리되면서 수소 이온은 전해질 막을 통해서 반대 전극으로 이동하게 되고, 전자는 도선을 따라 이동하면서 전기에너지를 생산하는 원리로 작동된다. 이 때, 수소이온만을 통과시키는 막이 바로 고분자 전해질막(PEM)이다. 이러한 막을 제작하는데 있어 이온 전도성이 높은 ‘내피온’이 강점을 갖지만 습도가 낮아질수록 성능과 수명이 저하되는 단점을 지녀, 활용에 한계가 있어왔다. 이 샨무감 교수팀은 내피온으로 제작된 PEM이 낮은 습도에도 안정적은 성능과 수명을 보장할 수 있는 방법에 대한 연구를 진행했다. 그 결과, 기존 사용되던 내피온에 새로운 물질을 혼합해 기존의 단점뿐만 아니라 성능과 내구성 문제를 함께 해결할 수 있었다. 샨무감 교수팀은 세륨-티타늄 산화 나노입자가 골고루 분포돼 있는 탄소 나노섬유를 내피온과 혼합, 기존 내피온이 갖는 단점을 해결할 수 있는 새로운 PEM을 개발했다. 혼합된 물질은 연료 전지에 사용된 내피온 소재의 PEM이 열화되는 것을 막아주고, 낮은 습도 환경에서도 정상적인 작동을 가능하게 했다. 여기에 기존 대비 열화 수준을 절반으로 낮춰, 섭씨 80도 상황에서 200시간 사용이 가능하던 기존 내피온의 내구성을 2배가량 향상시켰다. DGIST 에너지공학전공 상가라쥬 샨무감 교수는 “기존 내피온 소재의 PEM을 개선함으로써 향후 석유를 대체할 연료전지를 만드는데 기여할 수 있을 것이란 생각에 연구를 시작했다”며 “비용 절감 문제와 내구성 문제 해결과 관련된 추가 연구 등 앞으로 추가적인 연구를 진행해 본격적인 상용화를 이뤄낼 수 있도록 노력할 것”이라고 했다. 대구 한찬규 기자 cghan@seoul.co.kr

DGIST 신물질과학전공 홍정일 교수 연구팀이 차세대 메모리에 적용되는 반강자성체에 기계적인 진동을 가해 자기정렬을 제어하는 기술을 최초 개발했다. 기존의 이진법을 뛰어넘는 멀티레벨(Multi-Level) 컴퓨터 기반 차세대 메모리 소자 등에 적용될 것으로 기대된다. 1990년대부터 자성체를 활용한 스핀트로닉스 전자공학이 본격 도입되면서 더 많은 정보의 저장 및 처리가 가능한 차세대 메모리 및 정보처리 소자가 개발되고 있다. 스핀트로닉스는 자성체의 자기 상태를 전기적으로 제어해 정보를 처리하고 저장하는 기술로, 기존의 실리콘을 이용한 반도체 소자보다 훨씬 빠르고 효율적으로 데이터를 처리할 수 있다. 스핀트로닉스 기술을 활용한 차세대 메모리인 ‘스핀 메모리’를 포함한 다양한 스핀소자는 강자성체와 반강자성체의 결합 구조로 되어 있다. 일반적으로 강자성체의 내부 자기 배열상태는 똑같은 방향으로 배열되어 있어 외부자기장을 이용해 원하는 자기정렬 상태로 만들 수 있기 때문에 제어가 용이하다. 하지만 반강자성체의 내부 자기 배열상태는 서로 반대 방향으로 되어 있어, 외부자기장에 의한 제어가 어렵다. 이 때문에 반강자성체 제어를 위해서는 현재까지 주로 열과 자기장을 이용해 원자들을 원하는 자기정렬 상태로 만드는 교환바이어스 교환바이어스(Exchange Bias) : 2018년부터 양산되고 있는 차세대 스핀 메모리의 핵심 동작 원리로, 스핀 정보의 안정적인 저장에 결정적 역할을 한다. 교환 바이어스 크기가 크면 정보저장 안정성이 좋아지고, 작으면 안정성이 떨어진다. 이에 DGIST 홍정일 교수 연구팀은 열을 가하지 않고 기계적 진동을 이용해 원자 결정 구조의 미세 변형을 가해 원자간 자기 결합(Magnetic Coupling)의 변화를 유도했다. 연구팀은 전압을 가하면 형태가 바뀌는 압전물질(piezo-electric materials)로 구성된 기판 위에 반강자성체로 된 박막을 덧씌웠다. 여기에 교류전압을 통한 기계적 진동을 주면 압전물질의 변형이 일어남과 동시에, 덧씌운 반강자성체 박막에 진동이 전해지면서 내부 자기배열상태를 임의로 변경할 수 있음을 확인했다. 또한 이를 반복적으로 인가(印加)하여 자기 결합 상태를 재설정할 수도 있음을 추가로 알아냈다. 연구팀이 최초 개발한 이번 공정은 기존의 열을 이용한 방법보다 국소부위에 적용이 가능하고, 상온에서도 적용 가능해 에너지 효율면에서 훨씬 유리하다. 또한 반복된 작동으로 인해 자기정렬도가 떨어진 소자의 재설정이 가능해 소자의 기능회복을 통한 내구성을 높일 수 있게 됐다. 무엇보다 자기 정렬의 미세 패턴화가 가능해, 기존의 소자와는 완전히 다른 작동 메커니즘의 스핀 소자를 설계할 수 있다는 점에서 의미가 크다. 홍 교수는 “기존 교환바이어스 설정법의 단점과 한계를 극복한 새로운 설정 방법을 제시해 반강자성체의 스핀트로닉스 활용 가능성을 높였다는 점에서 그 의의가 있다”면서, “향후 지속적으로 반강자성체의 제어 메카니즘을 이해하고 개발하여 스핀 신소재 연구를 발전시키고자 한다”고 밝혔다. □한국연구재단이 지원하는 ‘중견연구자지원사업’으로 수행된 이번 연구는 DGIST 신물질과학전공을 졸업한 김현중 박사가 제1저자로 참여했으며, 재료과학분야의 최고권위지인 Acta Materialia에 지난 15일자 지면판으로 게재됐다. 대구 한찬규 기자 cghan@seoul.co.kr

DGIST가 교육부와 과학기술정보통신부, 중소벤처기업부가 공동으로 주관하는 ‘2021년도 실험실 특화형 창업선도대학’에 선정됐다. ‘실험실 특화형 창업선도대학 사업’은 대학원 실험실이 보유한 연구 성과와 원천기술을 기반으로 고부가가치 기술혁신형 창업을 활성화하기 위한 사업이다. 그 동안 DGIST는 고유의 학생 창업프로그램인 ‘DGIST Start-up Academy(이하 DSA)’를 통해 학생들의 다양한 연구 성과가 성공적인 기술사업화 및 창업으로 이어질 수 있도록 힘써왔다. DGIST의 이러한 노력 실제 실험실발 우수 창업 사례로 이어지고 있다. 제프라피쉬 뇌파 기반 치료제 스크리닝 시스템을 개발하고 기술상용화에 성공한 “(주)제핏”과 해조류 공학 기반 배양육을 개발한 “(주)씨위드”가 모두 DGIST 창업생태계를 거쳐 탄생한 스타트업 기업이다. 특히 ㈜씨위드는 2022년 배양육 제품을 시장에 출시할 예정이며, 미래 축산업을 새롭게 선도할 것으로 기대되고 있다. 이번 사업 선정에 따라 DGIST는 DSA와 대구·경북 지역 벤처 허브인 ‘DGIST 기술벤처리더과정(Technical Venture-leader Academy, TVA)’를 연계해 차별화된 창업지원 프로그램을 제공할 계획이다. 또한 실험실 창업팀의 기업가정신 함양 및 사업화 컨설팅, 투자유치 3단계 세부전략 수립 등 DGIST 내 여러 실험실에 숨겨진 고부가가치 기술을 시장에 원활히 정착할 수 있도록 적극 지원할 예정이다. DGIST 국양 총장은 “기술창업이 일자리 창출과 지역사회 발전의 주요 출구전략이다”라며, “DGIST 실험실발 신기술 창업을 적극 지원하여 새로운 시장과 일자리를 창출함으로써 지역사회와 국가발전에 기여하겠다”라고 밝혔다. 대구 한찬규 기자 cghan@seoul.co.kr

DGIST 개방형혁신 비즈니스 모델 연구팀은 4차 산업 혁명에 대응과 포용적 성장을 위한 급변하는 시장의 창조적 결합을 통한 새로운 비즈니스 모델 개발을 역량 강화하는 세미나를 연다. 올해 10주년을 맞이한 연례 비즈니스 모델 개발 세미나는 8월 23부터 27일까지 DGIST R4, 301호에서 DGIST 전자정보시스템연구부 주관, 개방형혁신복잡성학회 주최 하에 진행된다. DGIST 개방형혁신 비즈니스 모델 연구팀은 그 동안 40여개의 비즈니스모델 출원했으며, 그 중 30건의 특허 등록 및 10여건의 특허 이전 등 국내 최고 수준의 개방형혁신 기반 비즈니스 모델 개발 실적을 달성 중에 있다. 이번 세미나의 주요 강사인 DGIST 전자정보시스템연구부 윤진효 책임연구원은 해당 연구팀 책임자로, 개방형혁신 비즈니스모델 분야 세계적 저널인 Journal of Open Innovation: Technology, Market, and Complexity의 편집장을 역임 중이다. 아울러, 그는 2015년에 글로벌 학회인 SOI 창립하여 개방형혁신 및 비즈니스 모델과 관련 연례 국제학술대회도 매년 조직해 오고 있다. 이번 세미나는 ▲소비자 입장의 비즈니스 모델 개발, ▲ 기업 입장에서 신산업으로 전환하는 비즈니스 모델 개발, ▲엔지니어 입장의 비즈니스 모델 개발, ▲사회적 기업 비즈니스 모델 개발, ▲ 개방형혁신 및 비즈니스 모델 연구논문 작성법, 그리고 관련 안건 발굴 총 5가지 과정으로 구성된다. 특별히, Customer, User, Engineer 그리고 Social 각 분야의 현장 BM 전문가 초청강연을 통해 수강생들의 개방형 혁신 비즈니스 모델 개발 역량을 현장감 있게 강화할 계획이다. 또한, 이번 비즈니스 모델 세미나 참가자들에게는 DGIST와 비즈니스 모델 특허 공동 개발 및 컨설팅, 비즈니스 모델 개발 실습 후 우수 BM은 SOI 2022 컨퍼런스 BM 모델 경진대회 본선 참여 기회 부여 등의 특전이 제공될 계획이다. DGIST 전자정보시스템연구부 윤진효 박사는 “팬데믹을 겪으면서 마리아나 마추카토(Mariana Mazzucato)교수의 신간인 ‘Mission Economy’에서 제시하고 있는 것과 같이, 국가나 개인이 미션을 공유하며 새로운 기술과 시장의 창조적 결합하며 비즈니스 모델개발 축적으로 지역 경제 및 자본주의의 성장제한을 극복할 수 있다”고 말했다. 대구 한찬규 기자 cghan@seoul.co.kr

DGIST 에너지공학전공 상가라쥬 샨무감 교수 연구팀은 공기 중 떠다니는 질소를 활용해 암모니아를 합성하는 새로운 개념의 암모니아 합성촉매를 개발했다. 기존의 암모니아 합성법과 거의 동일한 합성효율을 보여줄 뿐만 아니라 이산화탄소를 배출하지 않는 친환경적인 특성까지 지녀, 향후 관련 산업계에 긍정적인 영향을 줄 것으로 기대된다. 암모니아는 비료나 수소운반체 등 다양한 분야에 활용되는 귀한 화학 원재료 중 하나다. 하지만 암모니아를 합성하는데 사용되는 기존 방식인 ‘하버-보슈법’은 인류가 배출하는 전체 이산화탄소의 1~2%를 차지할 만큼의 많은 이산화탄소를 배출해, 환경파괴의 원인 중 하나로 지목돼왔다. 이에, 샨무감 교수 연구팀은 전기화학적 반응을 일으켜 공기 중 질소로부터 암모니아로 합성하는 ‘질소환원반응(NRR)’을 이용한 방식을 제시했다. 연구팀은 새롭게 개발한 촉매를 이용하여 질소 환원 반응을 일으킬 경우, 공기 중 질소가 액체화되면서 암모니아를 합성할 수 있다고 밝혔다. 이는 기존의 ‘하버-보슈법’과 달리 이산화탄소가 배출되지 않는 것이 특징이다. 또한 기존 방식보다 암모니아를 합성하는데 있어 상대적으로 낮았던 효율성 문제도 함께 해결해, 관련 연구가 갖고 있던 한계도 극복했다. DGIST 에너지공학전공 샨무감 교수는 “이번에 개발한 암모니아 합성 촉매는 합성과정에서 발생되는 이산화탄소가 없고, 여러 합성 준비 단계를 거치지 않고 바로 단 한 번만의 반응을 통해 암모니아 합성이 가능하다”며 “이는 합성을 위해 여러 단계를 거치고, 그 과정에서 이산화탄소를 발생시키는 기존의 암모니아 합성법과 달리 진정한 친환경적인 접근이다”고 말했다. 이번 연구는 교육부와 한국연구재단의 BK21 플러스(Brain Korea 21 Program for Leading Universities & Students) 사업을 통해 이루어졌다. 또한, 연구결과는 에너지 및 환경 분야에서 국제적 저널인‘Applied Catalysis B: Environmental’ 온라인판에 지난 2월 20일 게재됐다. 대구 한찬규 기자 cghan@seoul.co.kr

DGIST 융복합대학장 겸 뉴바이올로지전공 곽준명 교수와 신물질과학전공 조창희 교수가 삼성전자가 지원하는 ‘삼성미래기술육성사업’의 2021년도 상반기 기초과학분야 및 소재분야 연구과제에 각각 선정됐다. □ 기초과학분야 연구과제에 선정된 곽 교수는 ‘식물 표피세포의 신규 형성 원인과 기전 연구’를 주제로 이번 사업을 진행한다. 연구의 내용은 식물의 탈리지역에 존재하는 잔존세포와 이탈세포가 표피세포 등으로 신규 형성되는 메커니즘을 규명하여 세포에 내재된 발달 프로그램의 작동원리 및 비활성화된 발달프로그램을 활성화시키는 생명현상에 대한 해답을 찾고자 한다. 곽 교수는 “이번 연구과제는 생명체 내재 발달 프로그램과 이를 조절하는 위치 정보의 원리와 이유를 연구해 식물 발달과 번식에 관한 자연의 비밀을 밝히는 것이 목표”라며, “이번 과제를 통해 식물 번식 메커니즘을 이용한 미래 식량 안보에 기여할 것이라 기대된다”고 소감을 전했다. 소재분야 연구에 선정된 조창희 교수는 ‘페로브스카이트의 라쉬바 엑시톤-폴라리톤 상태를 이용한 가변 양자 광원 연구’를 연구주제로 이번 사업을 진행한다. 연구의 내용은 페로브스카이트 소재의 결정 구조를 조절해 극저온에서만 구동하는 양자통신용 광원을 상온에서 구현하고자 한다. 조 교수는 “양자 정보 기술은 향후 통신, 컴퓨팅, 센서 등의 기술 분야에서 혁신적인 발전을 가져올 수 있는 기술이며, 여기서 양자 광원 기술이 핵심적인 기술 중 하나”라며, “이번 과제를 통해 양자 정보 기술의 상용화에 기여할 수 있는 연구를 수행하겠다”고 소감을 전했다. 대구 한찬규 기자 cghan@seoul.co.kr

삼성전자는 ‘삼성미래기술육성사업’을 통해 올해 상반기부터 지원할 과학기술 분야 27개 연구 과제를 선정했다고 5일 밝혔다. 기초과학 분야 13개, 소재 분야 7개, 정보통신기술(ICT) 분야 7개 등이며 총 464억원의 연구비가 지원된다. 우선 기초과학 분야에서는 13개가 선정됐으며, 과제 성공시 세계 최초이거나 파급 효과가 클 것으로 기대되는 과제들이 포함됐다. 서울대 수리과학부 류경석 교수는 머신러닝에 사용되고 있는 다양한 학습 모델의 공통점을 세계 최초로 수학적으로 규명하는 연구에 도전한다. 이를 활용하면 인공지능이 다양한 학습 모델을 습득할 수 있는 능력을 획기적으로 향상시킬 수 있다. 포스텍 화학과 황승준 교수는 왕관 모양과 같이 생긴 ‘크라운 에테르’라고 불리는 분자를 화학 촉매에 사용해 물질 변환 효율을 획기적으로 향상시키는 연구를 진행 중이다. 이 연구는 지구온난화 원인인 이산화탄소 분해 등을 해결하는데 기여할 것으로 전망된다.소재 분야에서는 DNA 염기서열 해독, 양자 광원 등의 분야에서 7개 과제를 지원한다. 서강대 화학과 조규봉 교수는 인간 게놈 프로젝트를 통해서도 여전히 밝혀지지 않은 Y염색체 DNA 서열을 완전히 해독하는 연구를 수행한다. 이번 과제는 남성 불임 등 Y염색체 관련 난임 질환 연구와 유전자 맞춤형 의료 분야에 기여할 전망이다. 양자통신용 광원 기술을 개발하는 디지스트(DGIST) 신물질과학전공 조창희 교수도 이번 육성사업의 지원을 받는다. 현재 극저온에서만 구동하는 양자통신용 광원을 상온에서 구현하기 위해 진행중인 연구다. ICT 분야에서는 미래 산업 경쟁력 강화를 위한 핵심 기술 연구 분야에서 7개 과제가 선정됐다.서울대 컴퓨터공학부 김건희 교수는 인공지능(AI) 기술 발전에 따라 발생할 수 있는 개인정보 침해와 성별 등에 대한 편향, 사실관계 오류 등의 문제를 해결하는 연구를 한다. 이 연구를 통해 사회규범을 준수하고 신뢰할 수 있는 AI의 개발이 기대된다. 충북대 전산학부 김기웅 교수는 심전도, 뇌전도 등 생체에서 발생하는 전기 신호를 비접촉 방식으로 측정할 수 있는 기술을 개발할 예정이다. 이 기술은 환자 상태 관찰 등 의료 분야에 유용하게 활용될 것으로 예상된다. 한편 삼성전자는 1조 5000억원을 출연한 ‘삼성미래기술육성사업’을 통해 2013년부터 이번 선정 과제까지 667개 연구를 지원해왔다. 안석 기자 sartori@seoul.co.kr

국내 연구진이 수술용 실(봉합사)을 겸한 체내 삽입형 측정센서를 개발해 주목받고 있다. 대구경북과학기술원(DGIST) 로봇공학전공, 스위스 취리히연방공과대(ETH) 공동연구팀은 수술용 실처럼 인체 부작용 없이 체내 삽입이 가능할 뿐만 아니라 수술 부위를 직접 봉합도 가능한 봉합사형 유연변형 센서를 개발했다고 5일 밝혔다. 이번 연구결과는 전자공학 분야 국제학술지 ‘네이처 일렉트로닉스’에 실렸다. 코로나19 상황이 계속되고 있지만 날씨가 따뜻해지면서 야외 활동을 즐기려는 이들이 늘고 있다. 야외 활동의 증가로 인해 인대, 힘줄 등 결합조직 관련 질환이 급속하게 증가하고 있다. 다른 신체부위도 마찬가지이지만 이들 부위는 조직 특성과 재생 능력이 다르기 때문에 치료와 재활시 지속적인 모니터링으로 환자 맞춤형 의료서비스가 필요하다. 현재도 재활 중에 조직의 변화와 움직임을 모니터링하기 위해 자기공명영상(MRI), 컴퓨터단층촬영(CT), 초음파 같은 영상의학 기술이 활용되고 있지만 실시간 측정이 어렵다. 실시간 관찰을 위해 체내삽입형 유연전자소자가 개발되고 있지만 이질적인 물체인 전자소자를 인체 내에 오랫 동안 삽입하기도 힘들고 특정 조직에 장기간 고정시키기도 쉽지 않다.연구팀은 섬유성분을 이용한 봉합사형 체내 삽입 무선 스트레인 센서를 개발했다. 전자소자이면서 수술에도 사용할 수 있기 때문에 원하는 조직에 효과적으로 고정시켜 일정 기간 모니터링이 가능하다. 또 배터리가 필요없는 수동형 무선통신 체계를 갖추고 있어서 무선으로 실시간 데이터 전송이 가능하다. 실제로 연구팀은 이번에 개발한 봉합사형 센서를 이용해 아킬레스건을 손상시킨 미니피그를 대상으로 수술을 실시한 결과 봉합과 고정이 효과적으로 이뤄졌으며 조직의 움직임을 실시간으로 측정할 수 있다는 점이 확인됐다. 또 체내 삽입 후 3주가 지난 뒤에도 무선센서는 높은 안정성으로 정상작동하는 것이 관찰되기도 했다. 이재홍 DGIST 교수는 “이번 연구결과는 체내 삽입형 전자소자를 직접 봉합이 가능한 형태로 개발해 기존 관련 기술의 한계를 극복하고 체내 삽입형 전자소자의 실제 임상 적용을 앞당기는데 도움을 줄 수 있을 것”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

DGIST가 보유한 정보보안분야 기술들을 기업들에게 소개하고 교류하는 사업화유망 기술교류회가 오는 31일 오후 2시부터 공항철도 서울역 AREX-1 회의실에서 개최된다. 이번 기술교류회는 섹션 1과 2로 구분하여 진행된다. 각 섹션은 DGIST가 보유하고 있는 정보보안분야 기술을 소개하는 시간과 참가자와 발표자가 소개기술에 대해 자유롭게 의견을 교환하는 네트워킹 시간으로 구성된다. 모든 일정은 기술을 개발한 연구자들이 직접 참여해 기술에 대한 기업들의 의견을 청취할 계획으로 심도 깊은 기술논의가 예상된다. 섹션 1에서는 컴퓨터 시스템 내에서 캐시 메모리 기반의 보안 공격을 정확하게 탐지 하는 ‘캐시 부채널 공격 탐지 기술’과 신뢰 실행 환경 기술을 이용하여 안전한 컴퓨팅 환경을 제공하는 ‘통합보안을 제공하는 시스템 기술’ 등이 소개될 예정이다. 본 기술들은 금융 정보와 같이 높은 보안이 요구되는 정보를 보호하는데 활용 될 수 있다. 섹션 2에서는 물리적 계층에서 네트워크 보안을 강화할 수 있는 ‘네트워크 보안 방법 및 장치 기술’과 ‘버스 네트워크 시스템에서 악의적 노드 탐지 방법 및 노드장치 기술’을 소개할 예정이다. 본 기술들은 차량 내 전자기기 간 통신에 활용 될 수 있으며, 기존 네트워크 시스템 변경을 하지 않고도 이중 보안이 가능하다는 장점이 있다. DGIST 기술사업화진흥센터 한주탁 센터장은 “자율주행, IoT 등 다양한 정보통신기술이 우리 생활에 적용될수록 정보보안기술에 대한 시장의 수요는 빠르게 증가할 것”이라며, “DGIST가 개발한 정보보안기술이 우리의 일상을 보호할 수 있도록 관련 기업들과의 교류에 적극적으로 나서겠다”고 말했다. 대구 한찬규 기자 cghan@seoul.co.kr

대구경북경제자유구역청은 산업통상자원부 공모사업인 ‘21년 경제자유구역 혁신생태계 조성사업’에 대구경북첨단의료산업진흥재단, 대구경북과학기술원, 경북테크노파크, 포항테크노파크 4개 기관이 선정되어 국비 8억원을 지원받게 되었다고 밝혔다. ‘경제자유구역 혁신생태계 조성사업’은 산업통상자원부 ‘경제자유구역 2.0, 2030 전략과 비전(’20.10월)’ 후속 조치의 일환으로 경제자유구역을 글로벌 신산업 거점으로 육성하기 위하여 기업의 수요에 따른 맞춤형 지원과 성장을 돕는 사업으로 ′21년 2월부터 접수신청을 받아 선정평가를 거쳐 전국 경제자유구역에서 13개 기관(14개 과제)이 최종 선정되어 올해 42억5000만원(국비 29억7500만원, 지방비 3억7500만원, 민자 9억원)의 예산이 지원된다. 대구경북경제자유구역에서는 경북테크노파크, 포항테크노파크, 대구경북첨단의료산업진흥재단, 대구경북과학기술원 4개 기관이 혁신생태계 조성사업 주관기관으로 선정되어 올 한해 11억5000만원을 투입하여 산?학?연 네트워크 구축, 기업수요 기반 기업역량강화 지원 등을 통해 혁신생태계 조성을 적극 추진한다. 경북TP는 ‘혁신클러스터 기반조성사업’의 주관기관을 맡아 산·학·연·관 혁신협의회 구축?운영, 이업종?동업종 교류회 개최, Firm Doctor(멘토링) 운영 등을 통해 경제자유구역 내 협업 네트워크 구축에 힘쓸 계획이다. 포항TP, 첨복재단, DGIST는 ‘기업비즈니스 역량강화사업’의 주관기관을 맡아 기술컨설팅, 시험검사, 인증획득, 디자인?시제품?마케팅 지원 등 기업수요에 기반한 맞춤형 지원을 통해 경제자유구역 입주기업의 경쟁력 강화 및 혁신성장을 돕게 된다. 특히, 포항TP는 혁신생태계 조성사업의 성공적인 추진을 위해 전체 선정기관이 한자리에 모인 경제자유구역 혁신성장 지원기관 간담회(3월 17일(수), 산업통상자원부 개최)에서 사업계획의 탁월함을 인정받아 우수사례로 발표하기도 하였다. 최삼룡 대구경북경제자유구역청장은 “지역 내 혁신성장 지원기관과의 협업과 철저한 준비로 전국 경제자유구역 중 최다인 4개 기관이 선정되는 쾌거을 이뤘다” 며 “선정된 주관기관과의 긴밀한 협력을 통해 혁신생태계 조성사업을 내실있게 추진해서 기업하기 좋고 투자하기 좋은 대구경북경제자유구역을 만들어 나가겠다”고 다짐을 밝혔다. 대구 한찬규 기자 cghan@seoul.co.kr

박하나 딸기, 비누 냄새를 맡지 못하면 알츠하이머 치매를 의심해야 하며, 이는 알츠하이머를 유발시키는 단백질 이상이 후각신경계 일부에 문제를 일으키기 때문이라는 연구 결과가 나왔다. 대구경북과학기술원(DGIST) 뇌·인지과학전공 문제일 교수팀은 가천대 의대, 한국뇌연구원, 네덜란드 마스트리히트대, 독일 막스플랑크 신경유전학연구소 연구진과 함께 알츠하이머 초기에 특정 냄새를 맡지 못하는 증상은 후각신경계 일부 이상 때문이라고 9일 밝혔다. 이 같은 연구 결과는 신경과학 분야 국제학술지 ‘알츠하이머 연구 및 치료’에 실렸다. 연구팀은 알츠하이머를 앓도록 만든 생쥐와 일반 생쥐를 대상으로 실험을 실시했다. 그 결과 알츠하이머 치매로 인한 후각기능 이상은 후각신경계와 후각신경세포 일부가 사멸되기 때문이라는 사실을 확인했다. 알츠하이머를 일으키는 주요 원인으로 알려진 베타아밀로이드 단백질이 증상 초기에 후각신경계 일부에 많이 축적되는 것도 확인됐다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

박하나 정향, 비누 냄새를 맡지 못하면 알츠하이머 치매 초기증상을 의심해야 하며 이는 대뇌 전체의 이상이 아니라 후각신경계 일부에 문제가 생기기 때문이라는 연구결과가 나왔다. 대구경북과학기술원(DGIST) 뇌·인지과학전공 문제일 교수팀은 가천대 의대, 한국뇌연구원, 네덜란드 마스트리히트대 정신건강·신경과학부, 독일 막스플랑크 신경유전학연구소 연구진과 함께 알츠하이머 초기 특정 냄새를 맡지 못하는 증상은 기존에 알려진 것처럼 중추신경계 문제가 아닌 후각신경계 이상 때문이라고 9일 밝혔다. 이 같은 연구결과는 신경과학 분야 국제학술지 ‘알츠하이머 연구 및 치료’에 실렸다. 중앙치매센터에 따르면 2018년 기준으로 65세 이상 노인인구 중 10.2%에 해당하는 약 75만명이 치매를 앓고 있다. 치매환자의 70% 정도가 알츠하이머성 치매를 앓고 있는데 이들은 초기 단계부터 후각기능 저하가 나타나는 것으로 알려졌다. 알츠하이머 환자들은 박하, 정향, 가죽, 딸기, 비누 냄새 등 특정 냄새를 맡지 못하는데 원인이 정확히 밝혀지지 않았다. 연구팀은 알츠하이머를 앓도록 만든 생쥐와 일반 생쥐를 대상으로 행동실험과 생리학 실험을 실시했다. 그 결과 알츠하이머 치매로 인한 후각기능 이상이 대뇌 중추신경 이상 때문에 발생한다는 기존 주장들과 달리 후각신경계와 후각신경세포 일부가 사멸되기 때문이라는 사실을 확인했다. 알츠하이머를 일으키는 주요 원인으로 알려진 베타아밀로이드 단백질이 증상 초기에 후각신경계 영역 중 외측 비갑개부터 배쪽 후각구 영역에서 특히 많이 축적되는 것을 관찰했다. 또 후각영역의 신경연결정도를 수치화하는 방법을 개발해 분석한 결과 후각신경세포의 퇴화와 재생의 균형이 알츠하이머 치매 초기부터 무너진다는 것도 밝혀냈다. 연구팀은 이번 연구가 초기 알츠하이머 치매 환자나 위험군 조기선별을 위한 새로운 진단법 개발에 도움을 줄 것으로 보고 있다. 문제일 DGIST 교수는 “이번 연구는 알츠하이머는 물론 다른 퇴행성 뇌질환 진행 초기에 후각신경계와 중추신경계 간 연관성을 규명한 것으로 추후 알츠하이머 치매 위험군 조기선별 기술 개발에 도움을 줄 수 있을 것”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr