- 두 가지 이상의 세포를 나노패턴 정렬, 원하는 세포로 배양하는 플랫폼 개발 - 동물을 이용한 전임상 시험, 인공 장기로 대체하여 신약개발 프로세스 단축가능 국내 연구진이 특별한 전처리 없이도 줄기세포를 혈관 벽 세포, 골세포 등 원하는 형태의 세포로 분화시킬 수 있고, 전임상 시험을 위한 인공 장기 혹은 인공 피부, 심장 패치 등의 이식용 인공조직 제작에 활용할 수 있을 것으로 기대되는 기술을 개발하여 화제다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진)은 생체재료연구센터 정영미 박사 연구팀이 두 가지 이상의 세포를 한 번에 배양하여 우리 몸의 생체조직과 유사한 조직을 형성시킬 수 있는 새로운 다공성 박막 기반 세포 공배양(共培養) 플랫폼을 개발했다고 밝혔다. 신약 개발에 필요한 동물을 이용하는 전임상 시험을 대체하기 위해 인공 장기 등을 제작하는 방법 중 하나로 서로 다른 종류의 세포들을 함께 키우는 ‘세포 공배양법’이 있다. 우리 몸은 다양한 종류의 세포들로 구성되어있기 때문에 우리 몸의 생체조직을 보다 비슷하게 모사하기 위해서는 이러한 ‘세포 공배양법’이 필수적이며 실제 생체조직을 모사하기 위한 거의 모든 연구에서 이용되고 있는 방법 중 하나이다. 하지만 서로 다른 세포들을 단순히 섞어서 함께 키우면 성장이 빠른 세포에 의해 다른 세포들이 잠식되어 정상적으로 자랄 수 없게 되는 경우가 많다. 이러한 문제를 해결하기 위한 다양한 세포 배양 플랫폼 가운데 다공성 막을 사용하는 세포 공배양 플랫폼은 막의 두께가 비교적 두껍고, 막에 있는 구멍들의 밀집도가 낮아 세포 사이의 활발한 상호작용을 유도하지 못한다는 한계가 있었다. 또한 실제 세포가 자라는 체내 환경과는 다른 환경이 조성되기 때문에 이를 보완하기 위한 부수적인 처리가 필요했다. KIST 연구진은 이러한 한계점을 극복하고 기존의 막 보다 1/10 정도로 얇은 두께를 갖고, 구멍들의 밀집도를 높여 세포 간의 상호작용을 향상시킨 플랫폼을 개발했다. 개발한 공배양 플랫폼은 부드럽고 탄성이 있는 고분자 소재를 이용하고 박막의 신축성을 조절하여 세포외기질과 비슷한 표면 특성을 갖도록 하여 체내 환경과 유사한 환경을 세포들에게 제공해 줄 수 있다. 또한 혈관, 근육, 심장 등 우리 몸을 구성하는 조직들은 세포들이 특정 방향으로 정렬되어 있는 경우가 많은데 KIST 연구진이 개발한 플랫폼은 별도의 처리 없이도 박막의 신축성을 이용하여 기공이 정렬되고 나노 패턴이 형성되어 세포를 정렬시킬 수 있어서 생체조직을 배양하는 데 장점이 있다. 이 플랫폼을 이용하여 사람의 혈관 안쪽 면을 구성하는 혈관 내피세포와 혈관 벽을 구성하는 세포로 분화될 수 있는 줄기세포를 공배양한 결과, 상용화된 플랫폼에 비해 줄기세포가 혈관 벽 세포로 약 2.5배가량 더 많이 분화되었으며 혈관 내피세포들은 효과적으로 세포연접을 형성하여 우수한 혈관 장벽 기능을 보여주었다. KIST 정영미 박사는 “본 세포 공배양 플랫폼은 현재 상용화된 플랫폼에 비해 간단하면서도 효율적으로 세포를 배양할 수 있어서 제약회사, 병원 등 생물학적 평가가 요구되는 다양한 분야에서 동물실험을 대체할 수 있는 전임상 시험용 툴로 적용될 수 있어 효용 가능성이 클 것이라 기대된다.”라고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 최기영) 지원으로 한국연구재단 나노·소재기술개발사업으로 수행되었으며, 연구 결과는 기능성 재료 분야 국제 저널인 ‘Advanced Functional Materials’ (IF: 16.836, JCR 분야 상위 3.981%) 최신 호에 게재되었다. * (논문명) Use of Elastic, Porous, and Ultrathin Co-Culture Membranes to Control the Endothelial Barrier Function via Cell Alignment - (제 1저자) 한국과학기술연구원 류진 박사후연구원(現, Purdue University 박사후연구원) - (제 1저자) 한국과학기술연구원 김태희 박사후연구원 - (교신저자) 한국과학기술연구원 정영미 책임연구원 <그림설명> [그림 1] 고탄성 생체적합성 고분자를 이용하여 정렬된 나노 패턴을 갖는 세포 공배양 플랫폼 제작과정을 보여주는 모식도 [그림 2] 개발된 세포 공배양 플랫폼에서 줄기세포의 분화 효율과 혈관벽 기능에 중요한 세포연접 형성 정도를 보여주는 결과

- 두 가지 이상의 세포를 나노패턴 정렬, 원하는 세포로 배양하는 플랫폼 개발 - 동물을 이용한 전임상 시험, 인공 장기로 대체하여 신약개발 프로세스 단축가능 국내 연구진이 특별한 전처리 없이도 줄기세포를 혈관 벽 세포, 골세포 등 원하는 형태의 세포로 분화시킬 수 있고, 전임상 시험을 위한 인공 장기 혹은 인공 피부, 심장 패치 등의 이식용 인공조직 제작에 활용할 수 있을 것으로 기대되는 기술을 개발하여 화제다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진)은 생체재료연구센터 정영미 박사 연구팀이 두 가지 이상의 세포를 한 번에 배양하여 우리 몸의 생체조직과 유사한 조직을 형성시킬 수 있는 새로운 다공성 박막 기반 세포 공배양(共培養) 플랫폼을 개발했다고 밝혔다. 신약 개발에 필요한 동물을 이용하는 전임상 시험을 대체하기 위해 인공 장기 등을 제작하는 방법 중 하나로 서로 다른 종류의 세포들을 함께 키우는 ‘세포 공배양법’이 있다. 우리 몸은 다양한 종류의 세포들로 구성되어있기 때문에 우리 몸의 생체조직을 보다 비슷하게 모사하기 위해서는 이러한 ‘세포 공배양법’이 필수적이며 실제 생체조직을 모사하기 위한 거의 모든 연구에서 이용되고 있는 방법 중 하나이다. 하지만 서로 다른 세포들을 단순히 섞어서 함께 키우면 성장이 빠른 세포에 의해 다른 세포들이 잠식되어 정상적으로 자랄 수 없게 되는 경우가 많다. 이러한 문제를 해결하기 위한 다양한 세포 배양 플랫폼 가운데 다공성 막을 사용하는 세포 공배양 플랫폼은 막의 두께가 비교적 두껍고, 막에 있는 구멍들의 밀집도가 낮아 세포 사이의 활발한 상호작용을 유도하지 못한다는 한계가 있었다. 또한 실제 세포가 자라는 체내 환경과는 다른 환경이 조성되기 때문에 이를 보완하기 위한 부수적인 처리가 필요했다. KIST 연구진은 이러한 한계점을 극복하고 기존의 막 보다 1/10 정도로 얇은 두께를 갖고, 구멍들의 밀집도를 높여 세포 간의 상호작용을 향상시킨 플랫폼을 개발했다. 개발한 공배양 플랫폼은 부드럽고 탄성이 있는 고분자 소재를 이용하고 박막의 신축성을 조절하여 세포외기질과 비슷한 표면 특성을 갖도록 하여 체내 환경과 유사한 환경을 세포들에게 제공해 줄 수 있다. 또한 혈관, 근육, 심장 등 우리 몸을 구성하는 조직들은 세포들이 특정 방향으로 정렬되어 있는 경우가 많은데 KIST 연구진이 개발한 플랫폼은 별도의 처리 없이도 박막의 신축성을 이용하여 기공이 정렬되고 나노 패턴이 형성되어 세포를 정렬시킬 수 있어서 생체조직을 배양하는 데 장점이 있다. 이 플랫폼을 이용하여 사람의 혈관 안쪽 면을 구성하는 혈관 내피세포와 혈관 벽을 구성하는 세포로 분화될 수 있는 줄기세포를 공배양한 결과, 상용화된 플랫폼에 비해 줄기세포가 혈관 벽 세포로 약 2.5배가량 더 많이 분화되었으며 혈관 내피세포들은 효과적으로 세포연접을 형성하여 우수한 혈관 장벽 기능을 보여주었다. KIST 정영미 박사는 “본 세포 공배양 플랫폼은 현재 상용화된 플랫폼에 비해 간단하면서도 효율적으로 세포를 배양할 수 있어서 제약회사, 병원 등 생물학적 평가가 요구되는 다양한 분야에서 동물실험을 대체할 수 있는 전임상 시험용 툴로 적용될 수 있어 효용 가능성이 클 것이라 기대된다.”라고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 최기영) 지원으로 한국연구재단 나노·소재기술개발사업으로 수행되었으며, 연구 결과는 기능성 재료 분야 국제 저널인 ‘Advanced Functional Materials’ (IF: 16.836, JCR 분야 상위 3.981%) 최신 호에 게재되었다. * (논문명) Use of Elastic, Porous, and Ultrathin Co-Culture Membranes to Control the Endothelial Barrier Function via Cell Alignment - (제 1저자) 한국과학기술연구원 류진 박사후연구원(現, Purdue University 박사후연구원) - (제 1저자) 한국과학기술연구원 김태희 박사후연구원 - (교신저자) 한국과학기술연구원 정영미 책임연구원 <그림설명> [그림 1] 고탄성 생체적합성 고분자를 이용하여 정렬된 나노 패턴을 갖는 세포 공배양 플랫폼 제작과정을 보여주는 모식도 [그림 2] 개발된 세포 공배양 플랫폼에서 줄기세포의 분화 효율과 혈관벽 기능에 중요한 세포연접 형성 정도를 보여주는 결과

- 두 가지 이상의 세포를 나노패턴 정렬, 원하는 세포로 배양하는 플랫폼 개발 - 동물을 이용한 전임상 시험, 인공 장기로 대체하여 신약개발 프로세스 단축가능 국내 연구진이 특별한 전처리 없이도 줄기세포를 혈관 벽 세포, 골세포 등 원하는 형태의 세포로 분화시킬 수 있고, 전임상 시험을 위한 인공 장기 혹은 인공 피부, 심장 패치 등의 이식용 인공조직 제작에 활용할 수 있을 것으로 기대되는 기술을 개발하여 화제다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진)은 생체재료연구센터 정영미 박사 연구팀이 두 가지 이상의 세포를 한 번에 배양하여 우리 몸의 생체조직과 유사한 조직을 형성시킬 수 있는 새로운 다공성 박막 기반 세포 공배양(共培養) 플랫폼을 개발했다고 밝혔다. 신약 개발에 필요한 동물을 이용하는 전임상 시험을 대체하기 위해 인공 장기 등을 제작하는 방법 중 하나로 서로 다른 종류의 세포들을 함께 키우는 ‘세포 공배양법’이 있다. 우리 몸은 다양한 종류의 세포들로 구성되어있기 때문에 우리 몸의 생체조직을 보다 비슷하게 모사하기 위해서는 이러한 ‘세포 공배양법’이 필수적이며 실제 생체조직을 모사하기 위한 거의 모든 연구에서 이용되고 있는 방법 중 하나이다. 하지만 서로 다른 세포들을 단순히 섞어서 함께 키우면 성장이 빠른 세포에 의해 다른 세포들이 잠식되어 정상적으로 자랄 수 없게 되는 경우가 많다. 이러한 문제를 해결하기 위한 다양한 세포 배양 플랫폼 가운데 다공성 막을 사용하는 세포 공배양 플랫폼은 막의 두께가 비교적 두껍고, 막에 있는 구멍들의 밀집도가 낮아 세포 사이의 활발한 상호작용을 유도하지 못한다는 한계가 있었다. 또한 실제 세포가 자라는 체내 환경과는 다른 환경이 조성되기 때문에 이를 보완하기 위한 부수적인 처리가 필요했다. KIST 연구진은 이러한 한계점을 극복하고 기존의 막 보다 1/10 정도로 얇은 두께를 갖고, 구멍들의 밀집도를 높여 세포 간의 상호작용을 향상시킨 플랫폼을 개발했다. 개발한 공배양 플랫폼은 부드럽고 탄성이 있는 고분자 소재를 이용하고 박막의 신축성을 조절하여 세포외기질과 비슷한 표면 특성을 갖도록 하여 체내 환경과 유사한 환경을 세포들에게 제공해 줄 수 있다. 또한 혈관, 근육, 심장 등 우리 몸을 구성하는 조직들은 세포들이 특정 방향으로 정렬되어 있는 경우가 많은데 KIST 연구진이 개발한 플랫폼은 별도의 처리 없이도 박막의 신축성을 이용하여 기공이 정렬되고 나노 패턴이 형성되어 세포를 정렬시킬 수 있어서 생체조직을 배양하는 데 장점이 있다. 이 플랫폼을 이용하여 사람의 혈관 안쪽 면을 구성하는 혈관 내피세포와 혈관 벽을 구성하는 세포로 분화될 수 있는 줄기세포를 공배양한 결과, 상용화된 플랫폼에 비해 줄기세포가 혈관 벽 세포로 약 2.5배가량 더 많이 분화되었으며 혈관 내피세포들은 효과적으로 세포연접을 형성하여 우수한 혈관 장벽 기능을 보여주었다. KIST 정영미 박사는 “본 세포 공배양 플랫폼은 현재 상용화된 플랫폼에 비해 간단하면서도 효율적으로 세포를 배양할 수 있어서 제약회사, 병원 등 생물학적 평가가 요구되는 다양한 분야에서 동물실험을 대체할 수 있는 전임상 시험용 툴로 적용될 수 있어 효용 가능성이 클 것이라 기대된다.”라고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 최기영) 지원으로 한국연구재단 나노·소재기술개발사업으로 수행되었으며, 연구 결과는 기능성 재료 분야 국제 저널인 ‘Advanced Functional Materials’ (IF: 16.836, JCR 분야 상위 3.981%) 최신 호에 게재되었다. * (논문명) Use of Elastic, Porous, and Ultrathin Co-Culture Membranes to Control the Endothelial Barrier Function via Cell Alignment - (제 1저자) 한국과학기술연구원 류진 박사후연구원(現, Purdue University 박사후연구원) - (제 1저자) 한국과학기술연구원 김태희 박사후연구원 - (교신저자) 한국과학기술연구원 정영미 책임연구원 <그림설명> [그림 1] 고탄성 생체적합성 고분자를 이용하여 정렬된 나노 패턴을 갖는 세포 공배양 플랫폼 제작과정을 보여주는 모식도 [그림 2] 개발된 세포 공배양 플랫폼에서 줄기세포의 분화 효율과 혈관벽 기능에 중요한 세포연접 형성 정도를 보여주는 결과

- 두 가지 이상의 세포를 나노패턴 정렬, 원하는 세포로 배양하는 플랫폼 개발 - 동물을 이용한 전임상 시험, 인공 장기로 대체하여 신약개발 프로세스 단축가능 국내 연구진이 특별한 전처리 없이도 줄기세포를 혈관 벽 세포, 골세포 등 원하는 형태의 세포로 분화시킬 수 있고, 전임상 시험을 위한 인공 장기 혹은 인공 피부, 심장 패치 등의 이식용 인공조직 제작에 활용할 수 있을 것으로 기대되는 기술을 개발하여 화제다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진)은 생체재료연구센터 정영미 박사 연구팀이 두 가지 이상의 세포를 한 번에 배양하여 우리 몸의 생체조직과 유사한 조직을 형성시킬 수 있는 새로운 다공성 박막 기반 세포 공배양(共培養) 플랫폼을 개발했다고 밝혔다. 신약 개발에 필요한 동물을 이용하는 전임상 시험을 대체하기 위해 인공 장기 등을 제작하는 방법 중 하나로 서로 다른 종류의 세포들을 함께 키우는 ‘세포 공배양법’이 있다. 우리 몸은 다양한 종류의 세포들로 구성되어있기 때문에 우리 몸의 생체조직을 보다 비슷하게 모사하기 위해서는 이러한 ‘세포 공배양법’이 필수적이며 실제 생체조직을 모사하기 위한 거의 모든 연구에서 이용되고 있는 방법 중 하나이다. 하지만 서로 다른 세포들을 단순히 섞어서 함께 키우면 성장이 빠른 세포에 의해 다른 세포들이 잠식되어 정상적으로 자랄 수 없게 되는 경우가 많다. 이러한 문제를 해결하기 위한 다양한 세포 배양 플랫폼 가운데 다공성 막을 사용하는 세포 공배양 플랫폼은 막의 두께가 비교적 두껍고, 막에 있는 구멍들의 밀집도가 낮아 세포 사이의 활발한 상호작용을 유도하지 못한다는 한계가 있었다. 또한 실제 세포가 자라는 체내 환경과는 다른 환경이 조성되기 때문에 이를 보완하기 위한 부수적인 처리가 필요했다. KIST 연구진은 이러한 한계점을 극복하고 기존의 막 보다 1/10 정도로 얇은 두께를 갖고, 구멍들의 밀집도를 높여 세포 간의 상호작용을 향상시킨 플랫폼을 개발했다. 개발한 공배양 플랫폼은 부드럽고 탄성이 있는 고분자 소재를 이용하고 박막의 신축성을 조절하여 세포외기질과 비슷한 표면 특성을 갖도록 하여 체내 환경과 유사한 환경을 세포들에게 제공해 줄 수 있다. 또한 혈관, 근육, 심장 등 우리 몸을 구성하는 조직들은 세포들이 특정 방향으로 정렬되어 있는 경우가 많은데 KIST 연구진이 개발한 플랫폼은 별도의 처리 없이도 박막의 신축성을 이용하여 기공이 정렬되고 나노 패턴이 형성되어 세포를 정렬시킬 수 있어서 생체조직을 배양하는 데 장점이 있다. 이 플랫폼을 이용하여 사람의 혈관 안쪽 면을 구성하는 혈관 내피세포와 혈관 벽을 구성하는 세포로 분화될 수 있는 줄기세포를 공배양한 결과, 상용화된 플랫폼에 비해 줄기세포가 혈관 벽 세포로 약 2.5배가량 더 많이 분화되었으며 혈관 내피세포들은 효과적으로 세포연접을 형성하여 우수한 혈관 장벽 기능을 보여주었다. KIST 정영미 박사는 “본 세포 공배양 플랫폼은 현재 상용화된 플랫폼에 비해 간단하면서도 효율적으로 세포를 배양할 수 있어서 제약회사, 병원 등 생물학적 평가가 요구되는 다양한 분야에서 동물실험을 대체할 수 있는 전임상 시험용 툴로 적용될 수 있어 효용 가능성이 클 것이라 기대된다.”라고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 최기영) 지원으로 한국연구재단 나노·소재기술개발사업으로 수행되었으며, 연구 결과는 기능성 재료 분야 국제 저널인 ‘Advanced Functional Materials’ (IF: 16.836, JCR 분야 상위 3.981%) 최신 호에 게재되었다. * (논문명) Use of Elastic, Porous, and Ultrathin Co-Culture Membranes to Control the Endothelial Barrier Function via Cell Alignment - (제 1저자) 한국과학기술연구원 류진 박사후연구원(現, Purdue University 박사후연구원) - (제 1저자) 한국과학기술연구원 김태희 박사후연구원 - (교신저자) 한국과학기술연구원 정영미 책임연구원 <그림설명> [그림 1] 고탄성 생체적합성 고분자를 이용하여 정렬된 나노 패턴을 갖는 세포 공배양 플랫폼 제작과정을 보여주는 모식도 [그림 2] 개발된 세포 공배양 플랫폼에서 줄기세포의 분화 효율과 혈관벽 기능에 중요한 세포연접 형성 정도를 보여주는 결과

kist에서 인공광합성 기술을 개발하고 있는 것으로 알고 있습니다. 인공광합성의 생성물로 폼산과 일산화탄소가 나오는 걸로 알고 있습니다. 폼산은 산화되면 독성이 있는 폼알데하이드가 되고 일산화탄소는 반응성이 매우 커서 중독이 일어날 수 있습니다. 현재 기술로 이러한 부작용을 충분히 막을 수 있나요? 막을 수 있다면 어떻게 막는 건가요?

안녕하세요! 가족 중 한명이 망막박리수술을 받고 시력저하 후유증을 앓는 중에(일상생활에 약간 불편한 정도), 매일매일 망막관련 기사를 모니터링하다가 문의드립니다 :) https://www.kist.re.kr/ko/news/latest-research-results.do?mode=view&articleNo=9405&article.offset=0&articleLimit=10 해당 기술이 민간인에게 적용 또는 테스트될 수 있을지, 적극참여하고 싶어 글을 남깁니다. 정말 대단한 일을 만들어나가는 과기연분들께 존경을 표합니다. 답변 부탁드립니다!

안녕하세요. KIST 커뮤니케이션팀입니다. 문의주신 연구성과는 인공 망막을 이루는 여러 기술 중, 빛을 받아 생산된 전기적 신호를 다른 신경세포로 전달하는 과정을 탐색하고 테스트할 수 있는 플랫폼으로 단독으로 인체에 적용하기는 어렵습니다. 앞으로도 KIST 내 융합연구는 물론 산업계, 학계와 협력을 통해 보다 안전하고 효과적인 인공 망막 기술을 개발할 수 있도록 연구에 매진하도록 하겠습니다. 감사합니다.

- 아크방전 이용하는 고품질 그래핀 분말 대량 제조기술 개발 - 고농도 질소가 에너지 저장량 높여,“슈퍼커패시터 발전 기대” 국내 연구진이 인공번개의 일종인 아크방전을 이용해 고성능 그래핀을 대량 생산하는 기술을 개발했다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권)은 기능성복합소재연구센터 김명종, 김남동 박사 연구팀이 전기용접에 주로 사용하는 아크방전을 이용해 고농도의 질소가 도핑된 그래핀 분말을 제조하는 데 성공했다고 밝혔다. 이렇게 형성된 그래핀은 우수한 기계적 물성은 물론, 에너지 저장능력이 기존의 탄소전극보다 3배가량 높아 ‘슈퍼커패시터’의 대용량화에 큰 기여를 하게 될 것으로 전망되고 있다. 슈퍼커패시터(super capacitor)는 커패시터(콘덴서)의 전기 용량을 중점적으로 강화한 것이다. 화학반응을 통해 충·방전하는 일반 이차전지와 달리 탄소 소재에 붙는 전자의 물리적 흡·탈착을 이용하기 때문에 급속충전이 가능하고 수명이 반영구적이다. 특히, 순간적으로 고출력의 전기를 낼 수 있는 특성으로 전력 수요와 공급을 실시간으로 관리하는 스마트 그리드와 지역별 재생에너지 발전 시스템의 핵심기술로 주목받고 있지만, 일반 배터리에 비해 낮은 에너지 저장량이 걸림돌이었다. 이런 한계를 극복하기 위해 KIST 연구진은 꿈의 신소재 그래핀에 집중했다. 그래핀(graphene)은 전류를 형성하는 전자의 속도가 매우 빠르고 열을 전달하는 능력 역시 탁월하여 고효율 태양전지, 슈퍼커패시터 등의 핵심소재로 각광받고 있다. 하지만 기존의 제조법인 산화 그래핀(GO) 기술은 제조 과정에서 결정성이 훼손되는 등 많은 결점이 발생해 그래핀 고유의 성능들이 제대로 구현되기 어려웠다. KIST 연구진이 새로 개발한 아크방전 그래핀 제조기술은 원료로 쓰이는 탄소봉 내부에 그래핀 산화물과 함께 질소가 포함된 폴리아닐린을 첨가하는 것이 특징이다. 이를 고온에서 아크로 가열하면 그래핀 산화물과 첨가물이 원자화되고 재조합되는 과정에서 고농도 질소가 도핑된 그래핀 분말이 생성된다. 고농도 질소가 도핑된 그래핀은 우수한 전도도와 표면 이온 흡착성으로 인해 기존 탄소전극 대비 전하저장능력이 2~3배 향상되며, 단위면적당 충전량에서 세계 최고 수준을 나타냈다. 이는 슈퍼커패시터의 장점인 빠른 충·방전 특성을 유지하는 동시에 단점으로 꼽혔던 에너지 저장능력의 획기적 향상을 기대할 수 있게 하는 결과다. KIST 김명종 책임연구원은 “슈퍼커패시터는 거대 발전소를 대신해 지역별로 분산된 발전소에서 전기를 자급자족하는 친환경 발전 시스템의 열쇠”라면서 “이번 연구에서 개발된 고성능 그래핀 분말이 에너지 생산 및 저장 시스템의 혁신과 함께 다양한 에너지 소자 개발에도 도움이 되기를 바란다.”라고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 최기영) 지원으로 KIST 주요사업과 한국연구재단 나노소재기술개발사업, 산업통상자원부의 그래핀 소재·부품 기술개발사업을 통해 수행되었으며 연구결과는 「Advanced Functional Materials」 (IF : 15.62, JCR 분야 상위 3.04%) 최신 호에 게재되었다. * (논문명) High areal capacitance of N-doped graphene synthesized by arc discharge - (제1 저자) 한국과학기술연구원 탕 비엣 팜 연구원 - (교신저자) 한국과학기술연구원 김명종 책임연구원 - (교신저자) 한국과학기술연구원 김남동 선임연구원 <그림설명> [그림 1] 전기용접에 주로 사용하는 아크를 이용하여 질소를 고농도로 도핑하였다. 원료로 쓰이는 탄소봉에 그래핀 산화물, 흑연분말, 폴리아닐린을 첨가하고 고온에서 아크로 가열하고 원자화시키고 재조합되는 과정에서 고품질 질소 도핑된 그래핀 분말이 생성된다. [그림 2] 개발된 고농도 질소 도핑된 고품질의 그래핀의 단위 면적당 전하 저장능력을 다른 우수한 탄소 소재들과 비교한 그림. 단위면적 당 충전량이 세계 최고 수준임을 알 수 있다.

- 아크방전 이용하는 고품질 그래핀 분말 대량 제조기술 개발 - 고농도 질소가 에너지 저장량 높여,“슈퍼커패시터 발전 기대” 국내 연구진이 인공번개의 일종인 아크방전을 이용해 고성능 그래핀을 대량 생산하는 기술을 개발했다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권)은 기능성복합소재연구센터 김명종, 김남동 박사 연구팀이 전기용접에 주로 사용하는 아크방전을 이용해 고농도의 질소가 도핑된 그래핀 분말을 제조하는 데 성공했다고 밝혔다. 이렇게 형성된 그래핀은 우수한 기계적 물성은 물론, 에너지 저장능력이 기존의 탄소전극보다 3배가량 높아 ‘슈퍼커패시터’의 대용량화에 큰 기여를 하게 될 것으로 전망되고 있다. 슈퍼커패시터(super capacitor)는 커패시터(콘덴서)의 전기 용량을 중점적으로 강화한 것이다. 화학반응을 통해 충·방전하는 일반 이차전지와 달리 탄소 소재에 붙는 전자의 물리적 흡·탈착을 이용하기 때문에 급속충전이 가능하고 수명이 반영구적이다. 특히, 순간적으로 고출력의 전기를 낼 수 있는 특성으로 전력 수요와 공급을 실시간으로 관리하는 스마트 그리드와 지역별 재생에너지 발전 시스템의 핵심기술로 주목받고 있지만, 일반 배터리에 비해 낮은 에너지 저장량이 걸림돌이었다. 이런 한계를 극복하기 위해 KIST 연구진은 꿈의 신소재 그래핀에 집중했다. 그래핀(graphene)은 전류를 형성하는 전자의 속도가 매우 빠르고 열을 전달하는 능력 역시 탁월하여 고효율 태양전지, 슈퍼커패시터 등의 핵심소재로 각광받고 있다. 하지만 기존의 제조법인 산화 그래핀(GO) 기술은 제조 과정에서 결정성이 훼손되는 등 많은 결점이 발생해 그래핀 고유의 성능들이 제대로 구현되기 어려웠다. KIST 연구진이 새로 개발한 아크방전 그래핀 제조기술은 원료로 쓰이는 탄소봉 내부에 그래핀 산화물과 함께 질소가 포함된 폴리아닐린을 첨가하는 것이 특징이다. 이를 고온에서 아크로 가열하면 그래핀 산화물과 첨가물이 원자화되고 재조합되는 과정에서 고농도 질소가 도핑된 그래핀 분말이 생성된다. 고농도 질소가 도핑된 그래핀은 우수한 전도도와 표면 이온 흡착성으로 인해 기존 탄소전극 대비 전하저장능력이 2~3배 향상되며, 단위면적당 충전량에서 세계 최고 수준을 나타냈다. 이는 슈퍼커패시터의 장점인 빠른 충·방전 특성을 유지하는 동시에 단점으로 꼽혔던 에너지 저장능력의 획기적 향상을 기대할 수 있게 하는 결과다. KIST 김명종 책임연구원은 “슈퍼커패시터는 거대 발전소를 대신해 지역별로 분산된 발전소에서 전기를 자급자족하는 친환경 발전 시스템의 열쇠”라면서 “이번 연구에서 개발된 고성능 그래핀 분말이 에너지 생산 및 저장 시스템의 혁신과 함께 다양한 에너지 소자 개발에도 도움이 되기를 바란다.”라고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 최기영) 지원으로 KIST 주요사업과 한국연구재단 나노소재기술개발사업, 산업통상자원부의 그래핀 소재·부품 기술개발사업을 통해 수행되었으며 연구결과는 「Advanced Functional Materials」 (IF : 15.62, JCR 분야 상위 3.04%) 최신 호에 게재되었다. * (논문명) High areal capacitance of N-doped graphene synthesized by arc discharge - (제1 저자) 한국과학기술연구원 탕 비엣 팜 연구원 - (교신저자) 한국과학기술연구원 김명종 책임연구원 - (교신저자) 한국과학기술연구원 김남동 선임연구원 <그림설명> [그림 1] 전기용접에 주로 사용하는 아크를 이용하여 질소를 고농도로 도핑하였다. 원료로 쓰이는 탄소봉에 그래핀 산화물, 흑연분말, 폴리아닐린을 첨가하고 고온에서 아크로 가열하고 원자화시키고 재조합되는 과정에서 고품질 질소 도핑된 그래핀 분말이 생성된다. [그림 2] 개발된 고농도 질소 도핑된 고품질의 그래핀의 단위 면적당 전하 저장능력을 다른 우수한 탄소 소재들과 비교한 그림. 단위면적 당 충전량이 세계 최고 수준임을 알 수 있다.

- 아크방전 이용하는 고품질 그래핀 분말 대량 제조기술 개발 - 고농도 질소가 에너지 저장량 높여,“슈퍼커패시터 발전 기대” 국내 연구진이 인공번개의 일종인 아크방전을 이용해 고성능 그래핀을 대량 생산하는 기술을 개발했다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권)은 기능성복합소재연구센터 김명종, 김남동 박사 연구팀이 전기용접에 주로 사용하는 아크방전을 이용해 고농도의 질소가 도핑된 그래핀 분말을 제조하는 데 성공했다고 밝혔다. 이렇게 형성된 그래핀은 우수한 기계적 물성은 물론, 에너지 저장능력이 기존의 탄소전극보다 3배가량 높아 ‘슈퍼커패시터’의 대용량화에 큰 기여를 하게 될 것으로 전망되고 있다. 슈퍼커패시터(super capacitor)는 커패시터(콘덴서)의 전기 용량을 중점적으로 강화한 것이다. 화학반응을 통해 충·방전하는 일반 이차전지와 달리 탄소 소재에 붙는 전자의 물리적 흡·탈착을 이용하기 때문에 급속충전이 가능하고 수명이 반영구적이다. 특히, 순간적으로 고출력의 전기를 낼 수 있는 특성으로 전력 수요와 공급을 실시간으로 관리하는 스마트 그리드와 지역별 재생에너지 발전 시스템의 핵심기술로 주목받고 있지만, 일반 배터리에 비해 낮은 에너지 저장량이 걸림돌이었다. 이런 한계를 극복하기 위해 KIST 연구진은 꿈의 신소재 그래핀에 집중했다. 그래핀(graphene)은 전류를 형성하는 전자의 속도가 매우 빠르고 열을 전달하는 능력 역시 탁월하여 고효율 태양전지, 슈퍼커패시터 등의 핵심소재로 각광받고 있다. 하지만 기존의 제조법인 산화 그래핀(GO) 기술은 제조 과정에서 결정성이 훼손되는 등 많은 결점이 발생해 그래핀 고유의 성능들이 제대로 구현되기 어려웠다. KIST 연구진이 새로 개발한 아크방전 그래핀 제조기술은 원료로 쓰이는 탄소봉 내부에 그래핀 산화물과 함께 질소가 포함된 폴리아닐린을 첨가하는 것이 특징이다. 이를 고온에서 아크로 가열하면 그래핀 산화물과 첨가물이 원자화되고 재조합되는 과정에서 고농도 질소가 도핑된 그래핀 분말이 생성된다. 고농도 질소가 도핑된 그래핀은 우수한 전도도와 표면 이온 흡착성으로 인해 기존 탄소전극 대비 전하저장능력이 2~3배 향상되며, 단위면적당 충전량에서 세계 최고 수준을 나타냈다. 이는 슈퍼커패시터의 장점인 빠른 충·방전 특성을 유지하는 동시에 단점으로 꼽혔던 에너지 저장능력의 획기적 향상을 기대할 수 있게 하는 결과다. KIST 김명종 책임연구원은 “슈퍼커패시터는 거대 발전소를 대신해 지역별로 분산된 발전소에서 전기를 자급자족하는 친환경 발전 시스템의 열쇠”라면서 “이번 연구에서 개발된 고성능 그래핀 분말이 에너지 생산 및 저장 시스템의 혁신과 함께 다양한 에너지 소자 개발에도 도움이 되기를 바란다.”라고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 최기영) 지원으로 KIST 주요사업과 한국연구재단 나노소재기술개발사업, 산업통상자원부의 그래핀 소재·부품 기술개발사업을 통해 수행되었으며 연구결과는 「Advanced Functional Materials」 (IF : 15.62, JCR 분야 상위 3.04%) 최신 호에 게재되었다. * (논문명) High areal capacitance of N-doped graphene synthesized by arc discharge - (제1 저자) 한국과학기술연구원 탕 비엣 팜 연구원 - (교신저자) 한국과학기술연구원 김명종 책임연구원 - (교신저자) 한국과학기술연구원 김남동 선임연구원 <그림설명> [그림 1] 전기용접에 주로 사용하는 아크를 이용하여 질소를 고농도로 도핑하였다. 원료로 쓰이는 탄소봉에 그래핀 산화물, 흑연분말, 폴리아닐린을 첨가하고 고온에서 아크로 가열하고 원자화시키고 재조합되는 과정에서 고품질 질소 도핑된 그래핀 분말이 생성된다. [그림 2] 개발된 고농도 질소 도핑된 고품질의 그래핀의 단위 면적당 전하 저장능력을 다른 우수한 탄소 소재들과 비교한 그림. 단위면적 당 충전량이 세계 최고 수준임을 알 수 있다.