소변유래 엑소좀 내 마이크로 RNA 신호증폭 기술 개발 □ 채혈이 필요한 전립선암 진단을 1ml도 안되는 소변으로 진단하는 날이 올 수 있을까? □ 한국연구재단(이사장 노정혜)은 한국과학기술연구원 (KIST) 최낙원, 강지윤 박사, 고려대학교 봉기완 교수 공동 연구팀이 고려대학교 안암병원 비뇨의학과 강성구 교수, 심지성 교수와 협력하여 소변에 대단히 적은 양으로 존재하는 엑소좀* 내 전립선암 관련 마이크로RNA*를 검출할 수 있는 기술을 개발했다”고 밝혔다. * 엑소좀: 세포외 소포체라고도 불리며 세포들 사이 또는 세포와 외부 환경의 끊임 없는 정보 교환을 위해 중간 매개체 역할을 하는 세포 유래 물질임. 엑소좀 안에는 DNA, RNA, 단백질을 포함하고 있어 유래된 세포의 상태와 정보를 알 수 있으며, 혈액, 소변, 침, 눈물 등 다양한 체액에 존재함 * 마이크로RNA : 약 20-25개의 핵산으로 구성된 짧은 RNA의 일종으로 메신저 RNA (mRNA)와 같은 전사 (transcription) RNA의 기능이 못하도록 막거나 유전자 발현의 후전사 (post-transcription) 조절을 함 □ 불필요한 조직검사나 수술, 방사선요법을 줄이기 위해 기존 전립선암 진단에 쓰이는 혈액 내 전립선 특이 항원(PSA) 검사 보다 더 민감한 바이오마커를 개발하려는 연구가 활발하다. ○ 체액 내 엑소좀에 함유된 마이크로RNA가 다양한 질병과 연관 되어 있음이 알려지면서 전립선암 진단을 위한 마커로 엑소좀 내 마이크로 RNA가 고려되어 왔다. □ 하지만 분비되는 엑소좀이 적은데다 엑소좀 내 마이크로RNA 농도 역시 낮아 진단에 실제 활용할 수 있도록 적은 샘플에서 효율적으로 마이크로RNA를 검출할 수 있는 기술이 필요한 실정이었다. □ 이에 연구팀은 아주 적은 양의 마이크로RNA 신호를 하이드로젤 안에서 증폭하여 검출할 수 있는 기술을 개발하고 ○ 실제 이를 이용해 정상인과 전립선암 환자의 소변 샘플 0.6ml 에서 마이크로RNA 발현량 차이를 민감하게 검출해냈다. ○ 기존 PSA 검사의 경우 민감도 90% 기준 특이도 30%를 가지고 있는데 이보다 약 2.2배 높은 68%의 특이도를 보이며 이는 기존 마이크로RNA 검출법 대비 약 67배 적은 부피의 샘플로 얻은 결과이다. □ 연구팀은 엑소좀 내 마이크로RNA가 질병 특이도 높은 바이오마커로서 쓰일 수 있기 때문에 이번에 개발한 체액 분석 기술을 활용하여 전립선암 외에도 다양한 질병을 보다 정확하고 민감하게 진단할 수 있을 것으로 기대하고 있다. □ 최낙원 박사는 “이번 연구에서 전립선암 환자 19명, 정상인 19명의 소변 내 엑소좀 마이크로RNA를 검출하였는데, 앞으로 코호트 규모를 확장시켜 보다 확실한 전립선암 확진 마커를 발굴해낼 수 있을 것”이라고 밝혔다. □ 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 바이오의료기술개발사업, 나노소재기술개발사업, 선도연구센터 등의 지원으로 수행된 이번 연구의 성과는 바이오센서 분야 국제학술지 바이오센서스 & 바이오일렉트로닉스(Biosensors & Bioelectronics)에 7월 16일 온라인 게재되었다. 본 저작물은 한국연구재단에서 2021년 작성한 보도자료를 이용하였으며, 해당 저작물은 한국연구재단(https://www.nrf.re.kr/cms/board/subject/view?menu_no=95&page=&nts_no=161794&search_type=NTS_TITLE&search_keyword=&nts_type=)에서 무료로 다운받으실 수 있습니다.

소변유래 엑소좀 내 마이크로 RNA 신호증폭 기술 개발 □ 채혈이 필요한 전립선암 진단을 1ml도 안되는 소변으로 진단하는 날이 올 수 있을까? □ 한국연구재단(이사장 노정혜)은 한국과학기술연구원 (KIST) 최낙원, 강지윤 박사, 고려대학교 봉기완 교수 공동 연구팀이 고려대학교 안암병원 비뇨의학과 강성구 교수, 심지성 교수와 협력하여 소변에 대단히 적은 양으로 존재하는 엑소좀* 내 전립선암 관련 마이크로RNA*를 검출할 수 있는 기술을 개발했다”고 밝혔다. * 엑소좀: 세포외 소포체라고도 불리며 세포들 사이 또는 세포와 외부 환경의 끊임 없는 정보 교환을 위해 중간 매개체 역할을 하는 세포 유래 물질임. 엑소좀 안에는 DNA, RNA, 단백질을 포함하고 있어 유래된 세포의 상태와 정보를 알 수 있으며, 혈액, 소변, 침, 눈물 등 다양한 체액에 존재함 * 마이크로RNA : 약 20-25개의 핵산으로 구성된 짧은 RNA의 일종으로 메신저 RNA (mRNA)와 같은 전사 (transcription) RNA의 기능이 못하도록 막거나 유전자 발현의 후전사 (post-transcription) 조절을 함 □ 불필요한 조직검사나 수술, 방사선요법을 줄이기 위해 기존 전립선암 진단에 쓰이는 혈액 내 전립선 특이 항원(PSA) 검사 보다 더 민감한 바이오마커를 개발하려는 연구가 활발하다. ○ 체액 내 엑소좀에 함유된 마이크로RNA가 다양한 질병과 연관 되어 있음이 알려지면서 전립선암 진단을 위한 마커로 엑소좀 내 마이크로 RNA가 고려되어 왔다. □ 하지만 분비되는 엑소좀이 적은데다 엑소좀 내 마이크로RNA 농도 역시 낮아 진단에 실제 활용할 수 있도록 적은 샘플에서 효율적으로 마이크로RNA를 검출할 수 있는 기술이 필요한 실정이었다. □ 이에 연구팀은 아주 적은 양의 마이크로RNA 신호를 하이드로젤 안에서 증폭하여 검출할 수 있는 기술을 개발하고 ○ 실제 이를 이용해 정상인과 전립선암 환자의 소변 샘플 0.6ml 에서 마이크로RNA 발현량 차이를 민감하게 검출해냈다. ○ 기존 PSA 검사의 경우 민감도 90% 기준 특이도 30%를 가지고 있는데 이보다 약 2.2배 높은 68%의 특이도를 보이며 이는 기존 마이크로RNA 검출법 대비 약 67배 적은 부피의 샘플로 얻은 결과이다. □ 연구팀은 엑소좀 내 마이크로RNA가 질병 특이도 높은 바이오마커로서 쓰일 수 있기 때문에 이번에 개발한 체액 분석 기술을 활용하여 전립선암 외에도 다양한 질병을 보다 정확하고 민감하게 진단할 수 있을 것으로 기대하고 있다. □ 최낙원 박사는 “이번 연구에서 전립선암 환자 19명, 정상인 19명의 소변 내 엑소좀 마이크로RNA를 검출하였는데, 앞으로 코호트 규모를 확장시켜 보다 확실한 전립선암 확진 마커를 발굴해낼 수 있을 것”이라고 밝혔다. □ 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 바이오의료기술개발사업, 나노소재기술개발사업, 선도연구센터 등의 지원으로 수행된 이번 연구의 성과는 바이오센서 분야 국제학술지 바이오센서스 & 바이오일렉트로닉스(Biosensors & Bioelectronics)에 7월 16일 온라인 게재되었다. 본 저작물은 한국연구재단에서 2021년 작성한 보도자료를 이용하였으며, 해당 저작물은 한국연구재단(https://www.nrf.re.kr/cms/board/subject/view?menu_no=95&page=&nts_no=161794&search_type=NTS_TITLE&search_keyword=&nts_type=)에서 무료로 다운받으실 수 있습니다.

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소변유래 엑소좀 내 마이크로 RNA 신호증폭 기술 개발 □ 채혈이 필요한 전립선암 진단을 1ml도 안되는 소변으로 진단하는 날이 올 수 있을까? □ 한국연구재단(이사장 노정혜)은 한국과학기술연구원 (KIST) 최낙원, 강지윤 박사, 고려대학교 봉기완 교수 공동 연구팀이 고려대학교 안암병원 비뇨의학과 강성구 교수, 심지성 교수와 협력하여 소변에 대단히 적은 양으로 존재하는 엑소좀* 내 전립선암 관련 마이크로RNA*를 검출할 수 있는 기술을 개발했다”고 밝혔다. * 엑소좀: 세포외 소포체라고도 불리며 세포들 사이 또는 세포와 외부 환경의 끊임 없는 정보 교환을 위해 중간 매개체 역할을 하는 세포 유래 물질임. 엑소좀 안에는 DNA, RNA, 단백질을 포함하고 있어 유래된 세포의 상태와 정보를 알 수 있으며, 혈액, 소변, 침, 눈물 등 다양한 체액에 존재함 * 마이크로RNA : 약 20-25개의 핵산으로 구성된 짧은 RNA의 일종으로 메신저 RNA (mRNA)와 같은 전사 (transcription) RNA의 기능이 못하도록 막거나 유전자 발현의 후전사 (post-transcription) 조절을 함 □ 불필요한 조직검사나 수술, 방사선요법을 줄이기 위해 기존 전립선암 진단에 쓰이는 혈액 내 전립선 특이 항원(PSA) 검사 보다 더 민감한 바이오마커를 개발하려는 연구가 활발하다. ○ 체액 내 엑소좀에 함유된 마이크로RNA가 다양한 질병과 연관 되어 있음이 알려지면서 전립선암 진단을 위한 마커로 엑소좀 내 마이크로 RNA가 고려되어 왔다. □ 하지만 분비되는 엑소좀이 적은데다 엑소좀 내 마이크로RNA 농도 역시 낮아 진단에 실제 활용할 수 있도록 적은 샘플에서 효율적으로 마이크로RNA를 검출할 수 있는 기술이 필요한 실정이었다. □ 이에 연구팀은 아주 적은 양의 마이크로RNA 신호를 하이드로젤 안에서 증폭하여 검출할 수 있는 기술을 개발하고 ○ 실제 이를 이용해 정상인과 전립선암 환자의 소변 샘플 0.6ml 에서 마이크로RNA 발현량 차이를 민감하게 검출해냈다. ○ 기존 PSA 검사의 경우 민감도 90% 기준 특이도 30%를 가지고 있는데 이보다 약 2.2배 높은 68%의 특이도를 보이며 이는 기존 마이크로RNA 검출법 대비 약 67배 적은 부피의 샘플로 얻은 결과이다. □ 연구팀은 엑소좀 내 마이크로RNA가 질병 특이도 높은 바이오마커로서 쓰일 수 있기 때문에 이번에 개발한 체액 분석 기술을 활용하여 전립선암 외에도 다양한 질병을 보다 정확하고 민감하게 진단할 수 있을 것으로 기대하고 있다. □ 최낙원 박사는 “이번 연구에서 전립선암 환자 19명, 정상인 19명의 소변 내 엑소좀 마이크로RNA를 검출하였는데, 앞으로 코호트 규모를 확장시켜 보다 확실한 전립선암 확진 마커를 발굴해낼 수 있을 것”이라고 밝혔다. □ 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 바이오의료기술개발사업, 나노소재기술개발사업, 선도연구센터 등의 지원으로 수행된 이번 연구의 성과는 바이오센서 분야 국제학술지 바이오센서스 & 바이오일렉트로닉스(Biosensors & Bioelectronics)에 7월 16일 온라인 게재되었다. 본 저작물은 한국연구재단에서 2021년 작성한 보도자료를 이용하였으며, 해당 저작물은 한국연구재단(https://www.nrf.re.kr/cms/board/subject/view?menu_no=95&page=&nts_no=161794&search_type=NTS_TITLE&search_keyword=&nts_type=)에서 무료로 다운받으실 수 있습니다.

소변유래 엑소좀 내 마이크로 RNA 신호증폭 기술 개발 □ 채혈이 필요한 전립선암 진단을 1ml도 안되는 소변으로 진단하는 날이 올 수 있을까? □ 한국연구재단(이사장 노정혜)은 한국과학기술연구원 (KIST) 최낙원, 강지윤 박사, 고려대학교 봉기완 교수 공동 연구팀이 고려대학교 안암병원 비뇨의학과 강성구 교수, 심지성 교수와 협력하여 소변에 대단히 적은 양으로 존재하는 엑소좀* 내 전립선암 관련 마이크로RNA*를 검출할 수 있는 기술을 개발했다”고 밝혔다. * 엑소좀: 세포외 소포체라고도 불리며 세포들 사이 또는 세포와 외부 환경의 끊임 없는 정보 교환을 위해 중간 매개체 역할을 하는 세포 유래 물질임. 엑소좀 안에는 DNA, RNA, 단백질을 포함하고 있어 유래된 세포의 상태와 정보를 알 수 있으며, 혈액, 소변, 침, 눈물 등 다양한 체액에 존재함 * 마이크로RNA : 약 20-25개의 핵산으로 구성된 짧은 RNA의 일종으로 메신저 RNA (mRNA)와 같은 전사 (transcription) RNA의 기능이 못하도록 막거나 유전자 발현의 후전사 (post-transcription) 조절을 함 □ 불필요한 조직검사나 수술, 방사선요법을 줄이기 위해 기존 전립선암 진단에 쓰이는 혈액 내 전립선 특이 항원(PSA) 검사 보다 더 민감한 바이오마커를 개발하려는 연구가 활발하다. ○ 체액 내 엑소좀에 함유된 마이크로RNA가 다양한 질병과 연관 되어 있음이 알려지면서 전립선암 진단을 위한 마커로 엑소좀 내 마이크로 RNA가 고려되어 왔다. □ 하지만 분비되는 엑소좀이 적은데다 엑소좀 내 마이크로RNA 농도 역시 낮아 진단에 실제 활용할 수 있도록 적은 샘플에서 효율적으로 마이크로RNA를 검출할 수 있는 기술이 필요한 실정이었다. □ 이에 연구팀은 아주 적은 양의 마이크로RNA 신호를 하이드로젤 안에서 증폭하여 검출할 수 있는 기술을 개발하고 ○ 실제 이를 이용해 정상인과 전립선암 환자의 소변 샘플 0.6ml 에서 마이크로RNA 발현량 차이를 민감하게 검출해냈다. ○ 기존 PSA 검사의 경우 민감도 90% 기준 특이도 30%를 가지고 있는데 이보다 약 2.2배 높은 68%의 특이도를 보이며 이는 기존 마이크로RNA 검출법 대비 약 67배 적은 부피의 샘플로 얻은 결과이다. □ 연구팀은 엑소좀 내 마이크로RNA가 질병 특이도 높은 바이오마커로서 쓰일 수 있기 때문에 이번에 개발한 체액 분석 기술을 활용하여 전립선암 외에도 다양한 질병을 보다 정확하고 민감하게 진단할 수 있을 것으로 기대하고 있다. □ 최낙원 박사는 “이번 연구에서 전립선암 환자 19명, 정상인 19명의 소변 내 엑소좀 마이크로RNA를 검출하였는데, 앞으로 코호트 규모를 확장시켜 보다 확실한 전립선암 확진 마커를 발굴해낼 수 있을 것”이라고 밝혔다. □ 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 바이오의료기술개발사업, 나노소재기술개발사업, 선도연구센터 등의 지원으로 수행된 이번 연구의 성과는 바이오센서 분야 국제학술지 바이오센서스 & 바이오일렉트로닉스(Biosensors & Bioelectronics)에 7월 16일 온라인 게재되었다. 본 저작물은 한국연구재단에서 2021년 작성한 보도자료를 이용하였으며, 해당 저작물은 한국연구재단(https://www.nrf.re.kr/cms/board/subject/view?menu_no=95&page=&nts_no=161794&search_type=NTS_TITLE&search_keyword=&nts_type=)에서 무료로 다운받으실 수 있습니다.

협업하며 인간과 상호작용하는 도서관 시스템 ‘콜래봇’ 수년간 호흡 곽소나·강다현 박사 개발, 종이에서 시작된 연구 ‘공간’으로 “도서관 넘어 집, 병원 등 확장할 것” KIST 로봇연구자가 모두 모여 있는 국제협력관에 최근 작은 도서관이 설치됐다. 이곳은 단순히 책을 보는 도서관과는 다르다. 원하는 책을 휴대폰으로 클릭하면 책장이 움직이고, 책이 많아 손이 모자라면 로봇이 움직여 이동을 돕는다. 책읽기 적합한 밝기로 조명이 조절되기도 하고, 손이 닿지 않는 곳에 책이 꽂혀있으면 로봇이 자동인식해 발판이 되어 도움을 준다. 마법이 현실이 된듯한 이곳은 다수의 로봇들이 협업해 인간과 상호작용하는 도서관이다. 일명 로보틱 도서관 시스템 '콜래봇(CollaBot)'이다. 이 도서관은 전체가 소셜로봇이다. 사용자의 마음을 읽어 도움을 주는 도서관의 비결은 로봇과 AI시스템의 콜라보에 숨어있다. <콜래봇 기술과 서비스 예시> 도서관 입구에 부착된 초음파센서가 사용자의 키 인식, 책장과 의자로봇에 정보 전달->사용자가 휴대폰으로 어플을 켜고 원하는 도서를 검색하면 연결된 로보틱 책장이 움직이며 도서가 꽂힌 위치를 돌출-> 책 위치가 사용자 키와 맞지 않을 경우 의자로봇이 사다리 역할을 하기 위해 스스로 사용자에게 다가감->사용자가 많은 책을 원하는 경우 의자로봇이 카트역할을 위해 스스로 이동->조명이 어두운 경우 사용자가 책 읽기 적당한 밝기로 스스로 조절. 마법 같은 공간을 만든 주인공은 KIST 지능로봇연구단 곽소나·강다현 박사다. 두 사람은 로봇 상호작용 디자이너로 인간처럼 움직이는 로봇을 구현하는 공학자가 아닌, 로봇과 인간이 상호작용하도록 디자인하고 있다. 수년간 호흡을 맞춘 두 사람이 연구한 콜래봇의 우수성을 먼저 알아본 건 해외다. 콜래봇은 2022년 12월 13일부터 16일까지 이탈리아 피렌체 상공회의소에서 개최된 국제 소셜로봇 학술대회 일환으로 열린 로봇디자인대회에서 '하드웨어, 디자인 인터페이스'부문 최고상의 영예를 안았다. KIST는 최근 다수의 로봇이 협업해 인간과 상호작용하는 도서관 ‘콜래봇’을 개발했다. 강다현 박사는 "콜래봇은 사용자 상태를 인식해 각 제품들이 협업해 적합한 서비스를 제공한다. 협업시나리오를 무한대로 늘릴 수 있다는 것 또한 재밌는 포인트 중 하나"라고 설명했다. 휴머노이드 연구 50년, 상용화 한계 뛰어넘는 연구가 시작이었죠 "인류는 오랫동안 로봇을 연구했습니다. 하지만 기존 휴머노이드는 실용화 벽을 넘지 못하고 연구에 그치거나 일부 서비스를 제공하는데 머물렀죠. '이 한계를 어떻게 뛰어넘을 수 있을까' 그 고민이 우리 연구의 출발점이 됐습니다."(곽소나 박사) 올해는 인류가 두발로 걷는 최초의 휴머노이드를 개발한지 50년이 되는 해다. 일본의 와세다대학교 가토 이치로 교수팀이 두발로 걷는 최초의 휴머노이드를 선보였고 이후 로봇선진국에서 다양한 휴머노이드를 꾸준히 연구 개발했다. 하지만 애석하게도 실생활 서비스 휴머노이드를 찾아보기란 쉽지 않다. 인간이 처한 상황을 인식해 그에 맞는 서비스를 제공하는 것이 휴머노이드의 목표지만 실용화 벽을 넘지 못한 것이 현실이다. 휴머노이드 관련 기술들은 산업전반에 확대돼 사용되고 있지만, 휴머노이드 자체를 활용한 서비스는 성공하지 못하고 대부분 연구에 그치거나 일부 서비스를 제공하는데 머물러있다. 사람들이 휴머노이드 로봇에 만족하지 못하는 이유는 외형이 미치는 영향도 크다는 것이 곽 박사 설명이다. 곽 박사는 "사람들은 제품의 외형을 보고 어떤 서비스를 할 수 있을지 예측하고 기대한다. 휴머노이드의 경우 사람처럼 생겼으니 걷고 말하며 다양한 업무를 수행할 수 있을 거라고 기대할 수 있고, 이에 따라 소비자는 휴머노이드를 특정 기능을 수행하는 기존 제품군에 범주화하는 데에 어려움을 가져 제품 수용으로 이어지는데에 한계가 있을 수 있다”고 설명했다. 여기서 곽소나 박사팀은 사람의 기대치를 낮춰 '각 제품에 기존 로봇기술을 분산시켜 입히자'는 아이디어를 냈다. 의자나 책상, 티슈케이스 등 제품에 로봇화를 시작한 것이다. 여기에 곽 박사는 분산시킨 로봇들이 협업하는 시스템을 더했다. 곽 박사는 "우리가 밥을 먹을 때 손을 쓰기도 하지만 입도 마중을 나간다. 사람의 몸이 협업하듯 제품들도 협업하는 것이 필요하다고 봤다"며 "각각 정보들이 많아지면서 맥락을 파악하는 인식기술로 확대해 멀티서비스를 제공할 수 있도록 설계했다"고 설명했다. 두 연구자의 첫 협업은 2014년 종이접기 방식과 로봇기술을 접목한 '종이봇'개발이다. 종이접기에 온도나 정전기센서를 연결해 모터가 움직이는 모듈화된 키트를 개발했다. 악어와 같은 동물부터 모자 등 소품까지 접은 종이가 움직이거나 노래가 나오도록 디자인했다. 콜래봇은 도서관 모습을 하고 있지만 다양한 협업 시나리오를 만들 수 있다. 예를 들어 사용자가 로봇의자에서 책을 읽고 있다가 하품을 하면, 이 소리를 인식해 여러 대의 의자가 결합하여 침대가 되는 등 사용자의 의도를 파악한 맞춤형 서비스를 만들어낼 수 있다. 테이블 위에 주전자와 찻잔, 사무용품들을 대상으로 사용자 의도파악 서비스도 가능하다. 강다현 박사는 "우리의 목표는 도서관만은 아니다. 모든 제품을 로봇화 시킬 수 있는 만큼 집이나 병원 등 다양한 곳에 적용하도록 로봇을 디자인할 것"이라고 설명했다. 종이봇에서 시작해 공간으로 확장 연구 "기술고도화로 더 다양한 서비스 구현" 두 연구자의 첫 협업은 2014년 종이접기 방식과 로봇기술을 접목한 '종이봇'개발이다. 종이접기에 온도나 정전기센서를 연결해 모터가 움직이는 모듈화된 키트를 개발했다. 악어와 같은 동물부터 모자 등 소품까지 접은 종이가 움직이거나 노래가 나오도록 디자인했다. 두 연구자는 종이접기를 로봇화한 개념이 확장돼 대규모의 가구를 로봇화한 연구로 발전했다고 설명했다. 또 각 사물의 상호작용 디자인에서 다수의 사물 간 협업 기반 상호작용으로 연구를 확장했다. 이 연구는 KIST의 다양한 로봇연구진 덕에 가능한 일이기도 하다. 곽 박사는 "로봇 상호작용을 디자인하다보니 큰 모터를 사용해 제품을 로봇화하는데는 한계가 있었다. KIST에서 본격 연구를 시작하면서는 엔지니어분들의 도움을 받아 큰 모터로 가구를 로봇화하는 등 기존 연구를 확장할 수 있게 됐다"며 "종이접기를 시작으로 꿈에 그리던 공간을 만든 만큼 콜래봇은 특별한 장소"라고 설명했다. 인간과 상호작용하는 도서관 시스템 ‘콜래봇’ 앞으로도 두 연구자는 콜래봇을 꾸준히 업그레이드할 계획이다. 강 박사는 "사용자 인원수를 인식해 회의를 위한 책상과 의자를 이동시키거나 사용자가 처해있는 상황에 맞는 가구배치 등 구현하고 싶은 것이 많다. 사용자의 행동 데이터를 꾸준히 누적해 필요한 서비스를 적절하게 해줄 수 있도록 기술을 고도화하고 싶다"며 "이런 서비스가 실제 인간의 삶에 어떤 변화를 주게 될지 보는 것 또한 우리 과제"라고 말했다. 곽 박사는 "제일 많이 상용화되어 수익을 낸 로봇은 자동문이다. 기존 제품을 약간 로봇화한것도 모두 로봇화오브젝트라고 생각한다"며 "휴머노이드는 고장 나면 서비스가 어렵지만 자동문이나 에스컬레이터는 고장 나도 문, 계단처럼 쓸 수 있다. 제품이 로봇화되면 풍성한 서비스를 줄 수 있지만 고장 나더라도 쓸 수 있는, 소비자 입장에서 받아들일 수 있는 다양한 측면을 고려하면서 연구해 나가겠다"고 덧붙였다.

책임급 승격자 승격 기념 촬영

- 초임계 상태 물만으로 수십 분 내에 99% 친환경 재활용 가능 - 폐 재활용섬유를 E-모빌리티 배터리 전극재로 업사이클링 까지 탄소섬유강화플라스틱(CFRP)은 금속보다 가볍고 강도가 높아 항공, 우주, 자동차, 선박, 스포츠용품 등 다양한 산업 분야에서 사용되고 있다. 최근에는 에어 모빌리티와 같은 신산업에도 적용되면서 사용량이 증가해 폐기물 처리 문제가 드러나고 있다. 그런데 CFRP는 자연분해가 되지 않으며, 고온 소각방식은 독성물질을 배출해 환경오염을 초래하기 때문에 재활용 기술 개발이 시급하다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 오상록)은 RAMP융합연구단 정용채 단장 연구팀이 일정 수준 이상의 온도와 압력 조건에서 발현되는 초임계 상태의 물을 이용해 수십 분 내에 CFRP 소재를 99% 이상 재활용하는 기술을 개발했다고 밝혔다. 초임계 상태의 물은 높은 극성, 확산성, 그리고 밀도를 가져 CFRP에 함침된 에폭시만을 선택적으로 제거함으로써 재활용된 탄소섬유를 얻을 수 있다. 연구팀은 별도의 촉매제, 산화제, 유기용매등을 사용하지 않고 물만을 이용해 고효율의 재활용 시스템을 완성했다. 또한 글라이신(Glycine)을 초임계 상태의 물에 첨가하면 CFRP를 질소 원자가 도핑된 재활용 탄소섬유로 업사이클링할 수 있다는 사실도 알아냈다. 이렇게 업사이클링된 탄소섬유는 기존 재활용 탄소섬유보다 우수한 전기적 전도성을 가진다. 수십 분 내에 단일 재활용 공정만으로 CFRP의 재활용과 업사이클링을 동시에 처리해 재활용 섬유의 구조와 물성을 제어한 사례는 이번 연구성과가 처음이다. 지금까지는 재활용된 CFRP 섬유의 성질이 불균일하다는 제약으로 인해 그 활용처가 주로 복합소재의 충진제에 국한됐다. 이와 비교해 연구팀이 만들어 낸 업사이클링 탄소섬유는 E-모빌리티 배터리의 전극재로 적용했을 때 코인셀 평가에서 흑연 대비 동등 혹은 그 이상의 성능을 나타냈다. KIST 정용채 단장은 “전 세계적으로 탄소복합소재(CFRP)의 폐기물량이 증가하고 있는 상황에서 이를 친환경적으로 업사이클링하는 기술을 개발했다”면서, “탄소배출량을 획기적으로 저감시키는 것은 물론 E-모빌리티의 배터리 전극재로 전환하는 자원 선순환 구조까지 제시한 의미있는 연구성과”라고 연구의 의의를 설명했다. 이번 성과는 과학기술정보통신부(장관 이종호) 지원으로 KIST 융합연구단사업 (CRC23011-000)과 나노 및 소재기술개발사업 (2021M3H4A1A0304129)으로 수행되었으며, 연구결과는 국제학술지 카본 (CARBON) 최신호에 게재되었다. * (논문명) Simultaneous recycling and nitrogen doping in carbon fiber reinforced plastic using eco-friendly supercritical water treatment for Li-ion batteries anode application - (공동제 1저자) 한국과학기술연구원 김영남 연구원 - (공동제 1저자) 한국과학기술연구원 이윤기 연구원 - (공동교신저자) 한국과학기술연구원 정용채 책임연구원 - (공동교신저자) 한국과학기술연구원 이성호 책임연구원 [그림 1] 탄소복합소재를 물로 재활용한 전/후실사진 이미지 (CFRP:원소재(재활용 전), N-CF: 질소도핑된 탄소섬유 (재활용 후)) [그림 2] 업사이클링 재활용 탄소섬유의 배터리 용량 평가결과 (P-CF:원소재, R-CF:재활용 탄소섬유, N-CF: 질소도핑 재활용 탄소섬유)

- 초임계 상태 물만으로 수십 분 내에 99% 친환경 재활용 가능 - 폐 재활용섬유를 E-모빌리티 배터리 전극재로 업사이클링 까지 탄소섬유강화플라스틱(CFRP)은 금속보다 가볍고 강도가 높아 항공, 우주, 자동차, 선박, 스포츠용품 등 다양한 산업 분야에서 사용되고 있다. 최근에는 에어 모빌리티와 같은 신산업에도 적용되면서 사용량이 증가해 폐기물 처리 문제가 드러나고 있다. 그런데 CFRP는 자연분해가 되지 않으며, 고온 소각방식은 독성물질을 배출해 환경오염을 초래하기 때문에 재활용 기술 개발이 시급하다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 오상록)은 RAMP융합연구단 정용채 단장 연구팀이 일정 수준 이상의 온도와 압력 조건에서 발현되는 초임계 상태의 물을 이용해 수십 분 내에 CFRP 소재를 99% 이상 재활용하는 기술을 개발했다고 밝혔다. 초임계 상태의 물은 높은 극성, 확산성, 그리고 밀도를 가져 CFRP에 함침된 에폭시만을 선택적으로 제거함으로써 재활용된 탄소섬유를 얻을 수 있다. 연구팀은 별도의 촉매제, 산화제, 유기용매등을 사용하지 않고 물만을 이용해 고효율의 재활용 시스템을 완성했다. 또한 글라이신(Glycine)을 초임계 상태의 물에 첨가하면 CFRP를 질소 원자가 도핑된 재활용 탄소섬유로 업사이클링할 수 있다는 사실도 알아냈다. 이렇게 업사이클링된 탄소섬유는 기존 재활용 탄소섬유보다 우수한 전기적 전도성을 가진다. 수십 분 내에 단일 재활용 공정만으로 CFRP의 재활용과 업사이클링을 동시에 처리해 재활용 섬유의 구조와 물성을 제어한 사례는 이번 연구성과가 처음이다. 지금까지는 재활용된 CFRP 섬유의 성질이 불균일하다는 제약으로 인해 그 활용처가 주로 복합소재의 충진제에 국한됐다. 이와 비교해 연구팀이 만들어 낸 업사이클링 탄소섬유는 E-모빌리티 배터리의 전극재로 적용했을 때 코인셀 평가에서 흑연 대비 동등 혹은 그 이상의 성능을 나타냈다. KIST 정용채 단장은 “전 세계적으로 탄소복합소재(CFRP)의 폐기물량이 증가하고 있는 상황에서 이를 친환경적으로 업사이클링하는 기술을 개발했다”면서, “탄소배출량을 획기적으로 저감시키는 것은 물론 E-모빌리티의 배터리 전극재로 전환하는 자원 선순환 구조까지 제시한 의미있는 연구성과”라고 연구의 의의를 설명했다. 이번 성과는 과학기술정보통신부(장관 이종호) 지원으로 KIST 융합연구단사업 (CRC23011-000)과 나노 및 소재기술개발사업 (2021M3H4A1A0304129)으로 수행되었으며, 연구결과는 국제학술지 카본 (CARBON) 최신호에 게재되었다. * (논문명) Simultaneous recycling and nitrogen doping in carbon fiber reinforced plastic using eco-friendly supercritical water treatment for Li-ion batteries anode application - (공동제 1저자) 한국과학기술연구원 김영남 연구원 - (공동제 1저자) 한국과학기술연구원 이윤기 연구원 - (공동교신저자) 한국과학기술연구원 정용채 책임연구원 - (공동교신저자) 한국과학기술연구원 이성호 책임연구원 [그림 1] 탄소복합소재를 물로 재활용한 전/후실사진 이미지 (CFRP:원소재(재활용 전), N-CF: 질소도핑된 탄소섬유 (재활용 후)) [그림 2] 업사이클링 재활용 탄소섬유의 배터리 용량 평가결과 (P-CF:원소재, R-CF:재활용 탄소섬유, N-CF: 질소도핑 재활용 탄소섬유)