약과학연구소

Research Institute of Pharmaceutical Sciences and Technology(RIPST)

아주대학교 약과학연구소의 새로운 소식입니다.

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우리 학교 노명우 사회학과 교수가 신간 <왜 우리는 쉽게 잊고 비슷한 일은 반복될까요?>를 펴냈다. 사회학자의 시선으로 반복되고 있는 우리 일상 속 재난과, 재난에 대한 사회적 기억의 의미 및 필요성을 짚어낸 책이다. 저자는 이 책을 통해 세월호 참사와 이태원 참사, 가습기 살균제 참사와 삼풍백화점 붕괴 그리고 여러 나라에서 벌어졌던 제노사이드 뿐 아니라 자연재해 허리케인 카트리나와 구의역 스크린도어 참사 같은 산업재해의 원인과 그러한 재난이 반복되는 구조를 짚어낸다. 재난은 규제 완화와 사회적 무관심과 무책임, 그리고 재난 대응과 구조에 대한 미숙함, 피해자 개인의 불평등한 사회 조건 등 다양한 기반 위에서 벌어지고 있다고 저자는 분석한다. 더불어 비슷하게 반복되고 있는 재난 앞에서 해결의 시작점은 우리의 ‘기억’에 있다고 설명한다. 기억이 우리가 서로를 지키는 방식이자, 더 안전한 세계로 나아가는 방법이라는 것. ’잊지 않는다는 것’ 즉 타인의 고통 앞에서 고개를 돌리지 않고, 기억의 연대로 사회적 책임을 다하는 것이 필요하다는 이야기다. 저자는 책의 출간과 더불어 진행된 인터뷰에서 “인간은 홀로 존재하지 못하고 타인과 함께 사회를 구성해야 생존할 수 있는 존재”라며 “사회적 책임지기는 재난의 직접적 희생자, 생존자, 그리고 유가족을 비롯한 동시대 사람을 위한 것이면서 나를 위한 것”이라고 말했다. 이어 “그래서 재난에 대한 사회적 책임은 법적 책임보다 더 끈질기게 진행되어야 한다”며 “사회적 책임은 재난의 메커니즘이 소멸된 미래를 향해 끈질기게 나아가는 힘”이라고 덧붙였다. 노명우 교수(사회학과)는 <교양고전독서><노명우의 한 줄 사회학><단 하나의 이론><이러다 잘될지도 몰라, 니은서점><인생극장><혼자 산다는 것에 대하여> 등 다수의 저서를 펴냈다. * 이미지 출처 - 출판사 <우리학교>

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이재진·박성준 교수팀, 유연하고 가벼운 태양전지 기반 자가 구동 웨어러블 심전도 센서 개발

전자공학과·지능형반도체공학과 연구팀이 유연하고 가벼운 태양전지와 피부 부착형 바이오센서 기술을 통합해 자가 구동 웨어러블 심전도 센서를 개발했다. 세계 최고 수준의 고성능 유연 소자로 사물 인터넷과 웨어러블 헬스케어 기기, 드론과 인공위성, 전기차 등 다양한 분야에 활용될 것으로 기대된다. 이재진·박성준 전자공학과·지능형반도체공학과 교수팀은 갈륨비소(GaAs) 기반의 초유연성 에너지 하베스팅 소자와 피부 부착형 바이오센서를 결합해 자가 구동이 가능한 웨어러블 심전도 센서를 개발했다고 밝혔다. 해당 연구는 ‘초유연성 갈륨비소(GaAs) 태양전지 기반 자가 구동 웨어러블 바이오센서 통합 기술(Ultra-Thin GaAs Single-Junction Solar Cells for Self-Powered Skin-Compatible Electrocardiogram Sensors)‘이라는 논문으로 저명 학술지 <스몰 메쏘드(Small Methods, 2023년 기준 인용지수 IF=12.4, IF%=15.4)> 3월호에 게재됐다. 아주대 전자공학과 남용현 졸업생(석사), 지능형반도체공학과 신동준 졸업생(석사)과 아주대 정보통신연구소 최준규 연구원이 공동 제1저자로 참여했다. 박익모 전자공학과 교수(공동저자)와 이재진·박성준 전자공학과·지능형반도체공학과 교수(교신저자)도 함께 했다. 이번 성과는 태양전지와 화합물 반도체 분야를 연구하는 이재진 교수(위 사진 오른쪽)팀과 플렉서블 전자소자와 바이오 센서를 연구하는 박성준 교수(위 사진 왼쪽)팀의 융합 공동 연구 결과다. 유연하고 가벼우며 높은 효율을 가진 플렉서블(flexible) 태양전지는 바이오 소자의 에너지원으로 활발히 연구되어 왔다. 신체의 움직임이 있을 때에도 안정적으로 전력을 공급할 수 있다는 장점을 가지고 있어서다. 특히 갈륨비소(GaAs) 태양전지는 다중 접합 태양전지의 구현을 용이하게 하고, 높은 전력 변환 효율을 제공한다. 이에 제한된 전류량에서 더 많은 전류를 공급할 수 있어, 바이오 기기에 활용될 수 있는 우수한 에너지원으로 주목을 받아 왔다. 실제로 지난 수년 동안 항공·우주·국방 분야를 필두로 다양한 공정과 재료를 활용한 갈륨비소(GaAs) 태양전지 연구가 진행되어 왔으나 개발한 태양전지를 유연한 고분자 기판으로 전사하는 과정은 수월하지 않았다. 이에 아주대 연구팀은 이전에 활용됐던 태양전지 모듈의 구조적 변형이 아니라 태양전지 자체의 물리적 변형에 주목했다. 일반적으로 태양전지 에피 구조에서 활용되고 있는 얇은 접합(shallow junction) 구조가 아닌, p-n 접합이 활성층의 하단부에 위치하는 깊은 접합(deep junction) 구조를 사용한 것. 에피 구조가 성장되는 GaAs 기판이 제거되어 초박막 활성층 영역만을 태양전지로 활용하는 박막형 태양전지에서는, 후면 반사 태양광이 하단부의 p-n 접합에 흡수되어 전력변환효율을 극대화할 수 있다. 또 동시에 얇은 고분자 기판에 성공적으로 전사할 수 있다. 이러한 접근을 통해 연구팀은 2.3μm 두께의 갈륨비소 태양전지를 50μm 두께의 PDMS 기판 위에 성공적으로 전사하여 고효율 유연 태양전지를 구현했다. 마이크로미터(μm)는 미터(m)의 백만분의 일에 해당하는 길이의 단위다. 연구팀은 또한 이를 피부 부착형 유기 전기 화학 트랜지스터(OECT)와 결합하여 자가발전이 가능한 저잡음 심전도 센서를 개발해냈다. 기존의 건물 전원을 사용한 생체신호의 경우 노이즈로 인해 신호 취득이 어려운 단점이 있으나, 아주대 연구팀은 자연친화적인 태양전지를 에너지원을 사용해 노이즈가 최소화(32.68dB의 신호 대 잡음비)된 안정적인 신호를 취득했다. 이재진 교수는 “갈륨비소(GaAs) 기반 태양전지는 가장 효율이 높은 태양전지로, 초경량화·유연화가 가능해 대형 드론이나 인공위성 등 첨단 산업에 활용되고 있다”며 “이번 연구에서 갈륨비소 태양전지를 피부 부착이 가능한 매우 얇은 박막 기판에 전사하는 데 성공했다는 점에 큰 의의가 있다”라고 설명했다. 이 교수는 “갈륨비소 태양전지의 경우 공정에 들어가는 비용이 아직은 매우 높으나, 100% 태양광 기반의 전기차나 웨어러블 바이오 기기 등에의 적용을 위한 산업계 관심이 이어지고 있다”며 “이번 성과를 기반으로 아주대 연구팀은 앞으로 웨어러블 바이오 기기, 차세대 3D 안면인식, 증강현실(AR) 응용에 특화된 세계 최고 수준의 고성능 유연 소자 연구를 이어갈 것”이라고 덧붙였다. 박성준 교수는 “이번 연구는 초유연성 태양전지와 바이오센서를 통합함으로써 실시간 인체 건강 모니터링이 가능한 웨어러블 전자제품 개발에 새로운 지평을 열었다는 점에서 의미가 있다"며 ”향후 재난 감지를 비롯한 사물인터넷(IoT) 분야와 AI, 가상현실, 의료 빅데이터 분석 등 다양한 부문에서 웨어러블 전자소자를 활용할 수 있을 것“이라고 말했다. 한편 이번 연구는 한국연구재단의 ‘우수신진연구’, ‘기초연구실’, ‘4단계 BK21 사업’과 한국산업기술평가관리원의 ‘시장주도형 k-센서기술개발사업’, 과학기술정보통신부의 ‘대학ICT연구센터지원사업(ITRC)’, 국가과학기술연구회의 ‘초실감 메타버스 구현을 위한 촉감표준 및 고충실도 통합 햅틱 시스템 개발 사업’의 지원을 받아 수행됐다. 연구진이 제안한 GaAs 태양전지 공정 과정 - 태양전지의 에피 구조와 표면개질화접착법(SMB)을 적용한 이중전사 기술의 공정 과정이다 아주대 연구팀이 개발한 고효율 유연 태양전지, 얇고 가벼우며 유연하기에 웨어러블 기기 등에 활용될 수 있다 실제 손가락에 연구팀이 개발한 심전도 센서를 부착한 모습. 초박막 GaAs 태양전지와 유기전기화학 소자를 이용해 심전도센서를 시연, 자가발전이 가능한 저잡음 심전도 센서로 손가락에서 안정적인 신호를 취득해냈다

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서형탁 교수팀, 과기부 ‘차세대 지능형 반도체기술 개발사업’ 선정

우리 학교 서형탁 교수팀이 과학기술정보통신부가 주관하는 ‘차세대 지능형 반도체 기술개발사업’에 선정됐다. 과학기술정보통신부 ‘차세대 지능형 반도체 기술 개발(소자)사업(신개념기초기술)’은 기존 반도체의 한계를 넘어서는 초저전력·초고성능의 차세대 지능형 반도체 원천기술을 확보하기 위한 반도체 국책사업이다. 사업 기간은 2024년 3월부터 2026년 12월까지 총 34개월이며, 총 사업비는 5억5000만원이다. 지능형 반도체(Processing-In-Memory, PIM)는 뇌의 신경회로를 모사해 메모리와 프로세서를 통합한 신개념 반도체로 미래 반도체의 핵심 기술이다. 최근 ‘ChatGPT’와 같은 AI 기술이 전방위적으로 확장됨에 따라 이를 처리하기 위한 Si 집적회로 기반 GPU(엔비디아) 서버 기반 데이터센터도 증가하는 추세다. 그러나 이는 기존 서버 컴퓨팅 보다 약 4배의 높은 전력을 소모하고 GPU 1개가 연간 3740kW의 엄청난 전력을 소비하여 에너지 이슈로 부각되고 있다. 따라서 미래에는 메모리와 프로세서를 통합하고 Si 집적회로를 대체할 PIM용 신소자 기술이 필수적으로 요구된다. 새로운 PIM용 신소자 기술은 빠른 연산 처리 속도와 낮은 전력 소모량을 갖추어야 한다. 서형탁 교수(첨단신소재공학과·대학원 에너지시스템학과)팀은 ‘초고속, 초저전력 PIM 소자 구현을 위한 커패시티브 시넵스와 삼극다이오드형 TFT 기반 뉴론 소재 공정 개발’이라는 주제로 이번 사업에 참여한다. 연구팀은 아주대 소속 연구자들로 구성됐다. 연구팀은 인간의 뇌 신경회로와 유사하게 ▲기억 저장 학습 ▲병렬처리 ▲다치로직구현 등 인공지능 연산이 가능하며, 기존 비휘발성 저장 메모리인 플래시메모리의 특성을 능가하는 저전력·고속·고내구성·비휘발성 특성 구현을 목표로 한다. 이를 위해 기존 반도체에서 활용되는 강유전성 소재를 활용하여 신경회로 메모리 형태로 동작하는 커패시터 시넵스와 연구팀이 앞서 개발한 초전력 급속 전이가 가능한 모트 반도체-금속 전이(Metal-Insulator Transition) 채널과 산화-환원 반응을 이용한 저항가변형 비휘발성 Redox 채널을 결합한 1T-1C 시넵스 로직 소자 구조를 최초로 제안했다. 서형탁 교수는 “이번 과제 수행을 통해 차세대 반도체의 핵심 기술인 지능형 반도체 소재 및 소자 분야에서 아주대의 전문 연구 역량을 더욱 발전시켜 나갈 것”이라며 “대학원 연구 인력의 유수 반도체 기업 연구소 및 국책 연구기관 진출, 기술이전을 위한 신소자 원천 지적재산권 확보 등을 위해 노력할 것”이라고 전했다.