검색결과
-
‘피부에 착붙’ 전자패치로 심전도·체온 24시 모니터링, 심근경색·부정맥 초기에 잡는다한국표준과학연구원(원장 박현민, 이하 KRISS)과 성균관대학교(총장 신동렬)가 피부에 부착해 생체신호를 측정할 수 있는 의료용 실리콘 전자패치 기술을 개발했다. 이번 기술의 핵심성과는 화학 접착제 없이도 피부 접착력이 우수한 실리콘 전자패치와 탄소나노섬유 기반의 신축성 전극이다. 심전도, 체온 등 생체신호를 24시간 상시 모니터링할 수 있어 의료용 웨어러블 기기 등에 활용할 수 있다. ▲KRISS-성균관대 공동연구팀 / 사진제공 : KRISS (좌측부터 김다완 KRISS 객원연구원, 전승환 성균관대 석박통합과정생, 김민석 KRISS 책임연구원, 황귀원 성균관대 석박통합과정생, 민형호 KRISS 학생연구원, 김진형 성균관대 석박통합과정생) 의료용 웨어러블 기기는 인구 고령화와 심혈관질환의 증가, 비대면 원격의 료 확대로 수요가 증가하는 추세다. 특히 심근경색, 협심증, 부정맥 등의 심혈관질환은 전조증상을 환자가 인지하지 못해 치료의 골든타임을 놓치는 경우가 많아, 웨어러블 기기 등을 이용해 생체신호를 상시 모니터링하는 것이 중요하다. 기존의 전자패치는 신체를 움직이거나 피부에 땀과 유분이 발생하면 접착력이 급격히 떨어져 상시 착용이 어렵다. 이를 보완하기 위해 화학접착제를 사용하는 경우 피부 가려움증, 알러지 등의 부작용이 발생할 수 있다. 생체 전기신호를 전달하기 위해 전도성 소재를 사용하나, 화학적·열적 내구성이 약해 전기적 성능이 쉽게 저하된다. ▲공동연구팀이 실리콘 전자패치의 피부 부착을 시연하고 있다 / 사진제공 : KRISS 공동연구팀은 기존 제품의 문제점을 개선하기 위해 물 속에서도 미끄러지지 않는 물방개 앞발의 미세구조를 모방해 운동이나 샤워 중에도 떨어지지 않을 만큼 피부 접착력이 뛰어난 전자패치 소재를 개발했다. 인체에 무해한 의료용 실리콘으로 제작됐으며 통기성과 배수성이 우수해 장시간 안정적으로 착용할 수 있다. ▲수컷 물방개의 앞발 구조를 모사한 생체친화 피부접착 패치 개념도 / 사진제공 : KRISS 탄소나노섬유는 원통형 모양의 나노 구조를 지니는 탄소의 동소체이다. 기계적, 전기적 그리고 열적 특성이 매우 우수하며 이로 인해 나노 복합재료 제조 분야에서 기존의 첨가제를 대체할 수 있는 혁신적인 물질로 여겨지고 있다. 탄소나노섬유 소재의 신축성 전극은 피부가 접히거나 늘어나도 전기전도성을 잘 유지한다. 기존 전자패치 전국의 약한 내구성을 보완하기 위해, 전도성 소재인 탄소나노섬유를 실리콘 표면에 뿌리박는 새로운 구조를 고안했다. 신체 움직임에 따라 늘어나면서도 패치와 전극이 쉽게 분리되지 않아 신축성, 전도성, 내구성을 동시에 확보했다. 공동연구팀은 개발된 패치 소재와 신축성 전극, 온도센서를 결합해 웨어러블 패치를 구현했다. 성능 시연 결과 운동 후 피부에 땀이 흐른 상태에서도 접착력이 안정적으로 유지됐으며 심전도와 체온을 실시간으로 모니터링 가능했다. 이번에 개발한 기술을 적용하면 기존 제품 대비 제작 공정을 단순화하고 비용을 절감할 수 있어 대량생산에도 유리하다. KRISS 김민석 역학표준그룹장은 “기존 의료용 전자패치는 해외 제품이 전부로, 그마저도 성능 면에서 폭넓은 활용이 어려웠다”며 “이번 성과는 원격진료 및 진단에 기여할 수 있어 국내 웨어러블 의료기기 산업에 마중물 역할을 할 것”이라고 전망했다. 성균관대학교 방창현 교수는 “후속 연구를 통해 심전도 외에도 맥박, 혈압, 호흡수, 체온 등 4대 생체활성징후 및 산소포화도를 실시간 측정해 종합 진단할 수 있는 웨어러블 센서를 개발할 예정”이라고 말했다. KRISS 주요사업 및 한국연구재단 신진연구자 지원사업 등의 지원을 받아 수행한 이번 연구의 성과는 세계적인 학술지 케미컬 엔지니어링 저널(Chemical Engineering Journal, IF: 13.273)에 게재됐으며 어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈(Advanced Functional Materials, IF: 18.808) 표지(back cover) 논문으로 선정됐다. ▲어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈(Advanced Functional Materials) 학술지 표지논문으로 선정(back cover) / 사진제공 : KRISS
-
KRISS-(주)ICH 간 대형 기술이전 계약 체결▲ KRISS 박현민 원장(사진 좌측)과 ㈜ICH 김영훈 대표이사가 기념촬영을 하고 있다. / 사진제공=한국표준과학연구원(KRISS) KRISS-(주)ICH 간의 대형 기술이전 협약식이 지난 5일 행정동에서 개최됐다. KRISS에서 박현민 원장, 박연규 성과확산부장, 홍영표 책임연구원 등이 참석했으며, ㈜ICH에서는 김영훈 대표이사, 김정률 연구개발본부장 등이 참석했다. 이번에 기술이전 계약을 체결한 유연박막형 중계기/기지국 및 모빌리티용 5G 주파수 필터 설계 기술은 통신사 간 주파수 간섭을 개선하고, 세계 최고 수준의 5G 통신품질을 구현하는 데 도움될 것으로 전망된다. KRISS 융합연구팀이 설계한 5G 주파수 필터 구조는 인공지능을 기반으로 5G 통신시스템에 최적화된 성능을 가진다. 이를 바탕으로 제작된 필터는 외산 제품보다 성능이 뛰어나고, 가격이 저렴해 산업 현장에 즉시 투입 가능하다. ▲ 5G 안테나(사진 왼쪽)와 인공지능을 기반으로 설계한 5G 주파수 필터(메타표면 필터) 개념도 특히 해당 기술은 KRISS의 서로 다른 본부/소에서 의기투합하여 융합연구팀을 결성, 자발적으로 시작한 연구이다. ‘AI 팀제 기반 융합연구 제안’에 최우수 연구과제로 선정되는 등 융합연구의 좋은 사례로 2021년 3월에 언론보도 된 바 있다. ㈜ICH는 Patterned 필름형 첨단·회로소재 전문기업으로, 지난 2012년에 설립됐다. 주요제품으로는 필름형 박막 안테나(MFA), 전자파 차폐(EMI) 가스켓, IT소재용 점착 테이프 등이 있다. KRISS 박현민 원장은 “5G, 6G 기술은 미래 모든 산업영역에서 중요한 역할을 할 것”이라며, “KRISS는 축적된 기술과 경험을 바탕으로 양 기관의 협력에 지원을 아끼지 않겠다”고 말했다. ㈜ICH 김영훈 대표이사는 “원천기술은 다른 선진국에 비해 우리나라가 부족한 것이 사실”이라며, “이해당사자들이 실질적으로 필요로 하는 기술을 만드는 것이 목표이며, 이를 위해 KRISS와 적극적으로 협력하여 노력하겠다”고 말했다. ▲KRISS 융합연구팀 (사진 왼쪽부터 첨단측정장비연구소 윤달재 선임연구원, 물리표준본부 황인준 선임연구원, 소재융합측정연구소 이인호 책임연구원, 물리표준본부 홍영표 책임연구원)
-
다이아몬드 양자센서로 자기장과 온도의 변화 동시에 감지한다한국표준과학연구원(원장 박현민, 이하 KRISS)은 자기장과 온도를 정밀 측정할 수 있는 다이아몬드 양자센서를 개발했다고 밝혔다. 저온이나 자기 차폐 환경이 아닌 일상 환경에서도 동작하며, 자기장과 온도의 미세한 분포를 영상화할 수 있다는 점이 특징이다. 센서, 반도체, 2차 전지 등 국가 첨단 산업 발전에 크게 기여할 것으로 기대된다. 스핀은 전자가 갖는 물리량이다. 이러한 스핀을 자석에 비유할 수 있는데 스핀이 위로 똑바로 서 있는 상태를 0, 거꾸로 뒤집혀진 상태를 1로 나타낸다. 양자 역학을 이용하면 스핀의 상태가 시간에 따라 어떻게 변화하는지를 설명할 수 있는데 이를 양자스핀이라 한다. 질소는 다이아몬드에서 가장 흔하게 발견되는 불순물이다. 다이아몬드를 구성하는 원소의 대부분인 탄소가 제자리에 위치하지 못하는 경우가 발생할 떄, 이 빈자리와 질소가 서로 만나면 ‘질소-빈자리’결함이 생성된다. 순수한 다이아몬드 내부에 양자스핀을 갖고 있는 ‘질소-빈자리 결함’을 인위적으로 생성시키면, 다이아몬드는 양자센서의 역할을 하게 된다. ‘질소-빈자리 결함’의 양자스핀을 효과적으로 제어하면, 양자컴퓨팅에 필요한 연산을 하거나 미세한 외부 환경 변화를 감지할 수 있다. 고감도의 다이아몬드 양자센서 개발을 위해서는 다이아몬드의 물성이 가장 중요하다. 연구진은 이를 위해 다양한 조건에서 생성된 다이아몬드를 구매하여 직접 검증했고, 질소의 농도가 일정 수준 이하인 다이아몬드를 선별했다. 선별된 다이아몬드로부터 최적의 성능을 이끌어내기 위해 선행 연구 결과보다 개선된 광학, 마이크로파 기술을 도입했다. 이번에 개발된 다이아몬드 양자센서는 지구가 만들어내는 자기장의 약 백만분의 일인 수십 pT(피코테슬라)의 정밀도로 자기장을 측정할 수 있으며, 사람 체온의 약 백만분의 일인 수십 μK(마이크로켈빈)의 정밀도로 온도변화를 감지할 수 있다. 또한 연구진이 새롭게 개발한 다중센싱 기술을 추가로 사용하면, 하나의 센서로부터 자기장과 온도의 변화를 동시에 감지할 수 있다. 이번 성과는 자기장과 온도의 변화가 복합적으로 일어나는 대상의 정밀 진단이 필요할 경우, 매우 유용하게 사용될 수 있다. 반도체 소자 또는 리튬이온 전지가 대표적 예다. 전자나 이온이 이동하면 자기장과 함께 열이 발생하게 된다. 외부에서 보이지 않는 배터리 분리막의 손상이나 그로 인한 발열을 조기에 감지할 경우, 대형 사고의 발생을 방지할 수 있을 것으로 기대된다. 연구의 핵심 기술인 센서는 KRISS 양자자기이미징팀을 주축으로 개발됐으며, 나노포토닉스 분석은 한양대학교 이광걸 교수 연구팀, 이론 분석은 미국 메릴랜드 대학 ATC(Quantum Technology Center) 연구팀과의 협업으로 진행됐다. KRISS 양자자기이미징팀 심정현 책임연구원은 “이번 연구를 통해 달성된 다이아몬드 양자센서의 정밀도는 세계적 수준에 근접한 결과”라며, “실용화 목적에 적합한 소형 다이아몬드 양자센서 개발은 후속 연구를 통해 진행할 계획”이라고 말했다. KRISS 기관고유사업, 정보통신기획평가원 양자센서핵심기술개발사업의 지원을 받아 수행된 이번 연구결과는 저명한 물리학 학술지인 Physical Review Applied에 지난 1월 게재됐다.
-
KRISS-KIST 유럽연구소 업무협약(MOU) 체결2월 28일(월), KRISS와 KIST 유럽연구소(독일) 간의 상호협력을 위한 업무협약식이 진행됐다. 이번 행사는 코로나 19의 확산세로 온라인으로 개최됐다. KIST 유럽연구소는 독일 잘란트 주 자브뤼켄에 위치한 국내 유일이자 최대 규모의 유럽 현지 연구소다. 환경바이오 분야에서 핵심 연구역량을 가지고 있으며, 국내 산·학·연의 유럽 진출 및 협력 거점으로서의 지원 역할 또한 수행하고 있다. 2015년 KIST, KRISS, 스위스 EMPA 등의 협력으로 KIST 유럽연구소 내 개소한 ‘EU 나노안전 협력센터’는 현재까지도 나노안전연구 선진화에 기여하고 있다. 이번 협약은 양 기관의 기존 협력과 더불어 더욱 강화된 협력체계를 바탕으로 유럽지역 공동연구를 확대하고자 추진됐다. KRISS는 KIST 유럽연구소에서 보유한 물적/인적 인프라를 활용, 유럽지역 산·학·연 파트너 매칭, 다자간 파트너십 증진 등을 통해 선진기관들과의 협력을 확대할 계획이다. 또한 이를 바탕으로 EU Horizon 과제 참여 확대 등의 실질적 성과를 창출할 예정이다. KRISS는 향후 코로나로 인한 출입국 제한이 완화되면 KIST 유럽연구소 독일 현지를 방문하여 인력교류 등의 상호협력을 보다 구체화할 계획이다. KRISS 박현민 원장은 “이번 협력이 양 기관의 글로벌 연구경쟁력 확보에 기여하고, 한국과 유럽의 연구개발을 잇는 가교역할을 하길 바란다”며 “향후 국내 산·학·연들의 유럽 진출에 도움이 될 모범 사례로 평가되기를 기원한다”고 말했다.
-
미래선도연구장비 핵심기술개발 사업단 개소식 개최2월 24일, 표준연 행정동에서 국가 연구장비산업을 집중 육성하고자 추진된 ‘미래선도연구장비 핵심기술개발 사업단’이 출범하고, 개소식을 개최했다. ▲사업단의 목표 및 중점 추진 전략 (출처: KRISS) 사업단은 미래 선도 연구장비 자립화와 관련 산업 생태계 집중 육성을 목표로 미래선도 연구장비 핵심 기술 개발, 전문 인력 양성, 거래 기반 구축을 위한 다양한 제반 정책을 추진한다. 표준연 강상우 첨단측정장비연구소장이 사업단장을 맡았으며, 표준연은 축적된 연구장비 개발 및 성능평가 기술을 지원하여 사업단의 성공에 힘을 보탤 예정이다. 개소식에는 과기정통부 융홍택 제1차관, 표준연 박현민 원장, 기초연 신형식 원장, 한국연구장비산업협회 박한오 회장 등 연구장비 관련 산학연 전문가들이 참석했으며, 개소식 후에는 정부의 연구장비산업 육성 정책을 소개하고 각 현장의 의견을 청취하는 간담회를 진행했다. 표준연 박현민 원장의 개회사로 행사가 시작됐다. 박현민 원장은 개회사에서 “표준연에 사업단을 개소해 연구장비 기술의 기반을 다지는 데 함께할 수 있게 되어 매우 기쁘다”며 “사업단을 통해 국산 연구장비의 성능이 한층 향상되어 연구 현장에서도 중추적인 역할을 하길 바란다”고 말했다. 이어진 축사에서 융홍택 제1차관은 “연구장비산업은 국가필수전략기술의 성공을 뒷받침할 핵심산업분야”라고 강조하며, “산업 생테계 조성을 위해 재정적·제도적인 지원을 아끼지 않겠다”고 말했다. 다음으로 강상우 첨단측정장비연구소장이 사업단의 추진 배경과 운영 계획을 발표했다. 개소식의 마지막 순서인 간담회에 앞서 이진환 과기정통부 연구산업진흥과장이 연구장비산업 지원 정책을 소개하는 시간을 가졌다. 간담회에서는 산학연 각 분야의 연구장비 관련 사업 현황과 실적을 공유하고, 시너지 창출을 위한 연계 사업 추진 방안이 중점적으로 논의됐다. 개소식 이후엔 세종홀로 이동해 현판 제막식을 진행하고 성공적인 사업 수행에 대한 의지를 다졌다. 연구장비는 글로벌 기술패권 시대에서 국가 과학기술 경쟁력 제고를 위한 핵심 기술로 평가된다. 이번 사업단 출범이 연구장비산업 선진화를 이루고 과학 기술 선도국으로 나아갈 커다란 동력이 될 것이라 믿는다고 밝혔다.
-
미세먼지 유해성분 측정부터 발생원 추적까지… 도시 미세먼지 인증표준물질 개발 성공한국표준과학연구원(KRISS, 원장 박현민)이 미세먼지 속 유해 원소를 포함한 7가지 화학성분을 정확히 측정한 도시 미세먼지 인증표준물질(CRM) 개발에 성공했다. 인증표준물질(CRM)이란 측정내용과 분석방법이 정확한지 확인할 수 있는 표준이 되는 기준 물질로, 이는 미세먼지의 유해성분 측정, 유해성 평가, 발생원 추적의 신뢰성 향상 등에 활용될 전망이다. KRISS 융합연구팀이 개발한 인증표준물질은 서울과 경기 지역에서 2년간 대량 포집한 미세먼지를 균질하게 가공한 것으로 국내의 도시 환경 특성을 반영한 최초 사례다. 이를 이용하면 우리나라 환경에 맞춰 미세먼지의 유해성분 분석의 신뢰성을 확보하고 미세먼지 발생원을 추적하는데 활용할 수 있다. 미세먼지는 대기 중에 떠다니며 눈에 보이지 않을 정도로 작은 먼지를 말한다. 현대에 이르러 산업활동 영향으로 다양한 유해 화학성분에 의한 오염이 더해지면서 대기 오염을 악화시키고 인류의 건강에 중대한 위협이 되고 있다. 미세먼지는 원소 성분, 유기 화합물, 이온 성분 등 복합적 물질로 구성돼 있어 여기에 포함된 화학성분의 정확한 측정이 매우 어렵다. 하지만 미세먼지의 농도 및 이를 구성하는 다양한 화학 성분을 신뢰성 있게 측정하는 것은 미세먼지의 유해성을 평가하고 저감 방안을 마련하는데 필수적인 요소다. 현재까지 미세먼지 중 화학성분 측정을 위한 인증표준물질은 미국 표준기관 NIST와 유럽의 JRC(유럽연합 공동연구센터)에서 개발된 것이 주로 활용되고 있다. 그러나 이는 1970년대부터 개발되었으며, 시료를 포집한 곳의 지역적 특성이 우리나라와 달라 국내의 환경 특성을 반영하기에 한계가 있었다. KRISS 융합연구팀은 국내의 환경 특성을 반영해 안타모니, 칼슘, 구리, 납, 마그네슘, 주석, 아연 등 7가지 화학성분을 정확히 측정할 수 있는 도시 미세먼지 인증표준물질을 개발했다. KRISS의 최상위측정방법과 국제단위계로의 측정소급성을 갖춘 원소표준용액을 사용해 미세먼지 중 원소성분의 함량에 대한 가장 정확한 인증값을 제공할 것으로 기대된다. 최상위측정방법이란 가장 정확하고 엄밀한 측정결과를 얻기 위한 기준 측정절차를 뜻하며, 본 기사에서 언급된 측정소급성이란 연속적인 상위 기준과의 비교를 통해 국제단위계의 측정단위로 이어지는 소급성을 의미한다. 환경부의 대기오염집중측정소에서는 주기적으로 미세먼지 중 유해성분에 대한 측정을 수행하고 있는데, 이번에 개발한 인증표준물질을 측정의 품질관리에 활용하면 미세먼지 유해성분 측정의 신뢰성 향상에 기여할 수 있다. 또한, 도시 미세먼지 인증표준물질에서 제공하는 화학조성 정보와 향후 제공할 동위원소비 등은 미세먼지의 발생원 추적을 위한 지표로 활용될 수 있다. 발생원 추적 활용 연구는 현재 개발 중인 도로 미세먼지, 지하철 미세먼지, 소각장 미세먼지 등 다양한 기원의 미세먼지 표준물질을 개발완료 시 본격화할 전망이다. KRISS 화학바이오표준본부 임용현 책임연구원은 “최근 미세먼지의 유해성 연구와 관련해 미세먼지 표준물질의 수요가 폭발적으로 증가하고 있다”며, “이번 연구성과는 국민 안전을 위해 연구원 내외 여러 부서가 협력한 성과로서, 향후 지속적인 융합연구를 통해 유해 유기성분, 이온성분, 동위원소비, 미생물 종 분포, 다중 유기성분 복합패턴 등 유용한 인증 정보를 추가해 미세먼지의 다양한 특성 정보를 제공할 예정”이라고 밝혔다. 이번 연구결과는 KRISS 주요사업의 지원을 받아 수행됐으며, 개발된 도시 미세먼지 인증표준물질은 3월부터 KRISS 표준성과한마당(https://eshop.kriss.re.kr)에서 구입할 수 있다.