KIST, 세계 최초로 근육세포 융합의 비밀을 풀다 - 정상 근육세포에 작용하는 ‘포스파티딜세린’ 인식 수용체 규명 - 근육세포 융합의 분자적 기전을 밝히는 돌파구 마련 근육은 인체의 활동성에 매우 중요한 근골격계 유지 및 대사과정에 중요한 역할을 하는 기관이다. 근육 조직은 많은 근섬유로 구성되어 있으며, 각각의 근섬유는 근육세포의 융합에 의해 형성된 하나의 다핵세포로 구성된다. 현재까지 근육세포 융합에 작용하는 다양한 분자들이 밝혀지고 많은 모델들이 제시되었다. 하지만 근육세포 융합의 정확한 분자적 기전을 규명하기 위해서는 아직 많은 연구들이 수행되어야하는 상황이다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 김인산 박사, 동국의대 박승윤 교수 연구팀은 근육형성 과정에서 근육 세포의 융합과정에 작용하는 ‘포스파티딜세린’의 수용체를 규명했다. 인지질(*용어설명 참고)의 일종인 포스파티딜세린은 세포막을 구성하는 지질 이중층 중 내부에 존재하다가 근육세포 융합과정에서 세포막의 외부로 노출되어 세포융합에 작용한다. 김인산 박사팀은 이를 인식하는 수용체를 세계 최초로 밝혀냈다. 연구진은 포스파티딜세린을 선택적으로 인식하는 수용체인 ‘스태빌린-2’라는 유전자가 근육세포의 분화 및 손상 후 근육 재형성 동안에 근육세포 융합의 효율을 조절할 수 있다는 사실을 알아냈다. 세포막을 구성하는 포스파티딜세린이 정상세포에서는 세포막의 내부에 존재하지만 세포융합(*용어설명 참고)과정에서 세포 외부로 노출된다는 점과 근육세포의 분화과정에서 다양한 포스파티딜세린의 수용체들 중에서 스태빌린-2가 다량 존재한다는 점에 착안했다. <그림 1> 스태빌린-2 유전자결핍에 의해 근육세포 분화과정 동안에 세포 융합의 감소, 정상 생쥐의 근육세포 분화(좌), 스태빌린-2 유전자결핍 생쥐의 근육세포 분화(우) 연구진은 스태빌린-2가 근육세포에서 중요한 Calcineurin/NFAT(*용어설명) 신호전달을 통해서 발현되는 것을 확인했고, 근육세포에서 스태빌린-2의 양을 증가 시키면 근육세포의 융합이 촉진된다는 연구결과를 도출했다. 이 결과를 바탕으로 스태빌린-2 유전자가 결핍된 마우스를 제작하여 근육세포에서 융합이 줄어 있음을 확인하였고, 정상 생쥐의 근육세포에 비해 손상 후 세포융합에 결함이 있는 것을 발견했다. <그림 2> 스태빌린-2 유전자결핍 생쥐에서 근육 손상 후 재형성의 결함. 정상 생쥐의 근육재형성(상), 스태빌린-2 유전자결핍 생쥐의 근육재형성(하) 연구팀은 본 연구를 통하여 포스파티딜세린 수용체인 스태빌린-2가 근육세포의 융합에 작용할 것이라는 연구진의 가설을 증명했다. 주목할 만 한 점으로 사멸세포가 아닌 살아 있는 근육세포에서 노출된 포스파티딜세린을 인식하는 수용체를 세계 최초로 규명함으로서 단순한 신호전달이 아니라 포스파티딜세린이 세포 간 융합에 직접적으로 작용한다는 기전을 밝혔다는 점에서 가치가 높은 연구결과라 할 수 있다. KIST 의공학연구소 테라그노시스연구단 김인산 박사는 “이번에 밝힌 포스파티딜세린 수용체의 기능은 근육세포 융합에 대한 정확한 기전을 밝히는 돌파구가 될 것으로 보인다”며, “본 연구의 결과를 토대로 근육세포 융합의 분자적 기전의 규명 및 세포막 융합에 작용하는 물질 규명에 더욱 힘쓸 예정”이라고 말했다. 본 연구는 미래창조과학부 지원으로 KIST 기관고유사업으로 수행되었으며, 세계적으로 권위있는 과학지인 ‘Nature Communications’에 2016년 3월 14일자 온라인판에 게재되었다. * (논문명) ‘Stabilin-2 modulates the efficiency of myoblast fusion during differentiation and muscle regeneration’ - (제1저자) 동국의대 박승윤 교수, 경북의대 윤영은 박사 - (교신저자) 한국과학기술연구원 김인산 박사, 동국의대 박승윤 교수

KIST, 세계 최초로 근육세포 융합의 비밀을 풀다 - 정상 근육세포에 작용하는 ‘포스파티딜세린’ 인식 수용체 규명 - 근육세포 융합의 분자적 기전을 밝히는 돌파구 마련 근육은 인체의 활동성에 매우 중요한 근골격계 유지 및 대사과정에 중요한 역할을 하는 기관이다. 근육 조직은 많은 근섬유로 구성되어 있으며, 각각의 근섬유는 근육세포의 융합에 의해 형성된 하나의 다핵세포로 구성된다. 현재까지 근육세포 융합에 작용하는 다양한 분자들이 밝혀지고 많은 모델들이 제시되었다. 하지만 근육세포 융합의 정확한 분자적 기전을 규명하기 위해서는 아직 많은 연구들이 수행되어야하는 상황이다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 김인산 박사, 동국의대 박승윤 교수 연구팀은 근육형성 과정에서 근육 세포의 융합과정에 작용하는 ‘포스파티딜세린’의 수용체를 규명했다. 인지질(*용어설명 참고)의 일종인 포스파티딜세린은 세포막을 구성하는 지질 이중층 중 내부에 존재하다가 근육세포 융합과정에서 세포막의 외부로 노출되어 세포융합에 작용한다. 김인산 박사팀은 이를 인식하는 수용체를 세계 최초로 밝혀냈다. 연구진은 포스파티딜세린을 선택적으로 인식하는 수용체인 ‘스태빌린-2’라는 유전자가 근육세포의 분화 및 손상 후 근육 재형성 동안에 근육세포 융합의 효율을 조절할 수 있다는 사실을 알아냈다. 세포막을 구성하는 포스파티딜세린이 정상세포에서는 세포막의 내부에 존재하지만 세포융합(*용어설명 참고)과정에서 세포 외부로 노출된다는 점과 근육세포의 분화과정에서 다양한 포스파티딜세린의 수용체들 중에서 스태빌린-2가 다량 존재한다는 점에 착안했다. <그림 1> 스태빌린-2 유전자결핍에 의해 근육세포 분화과정 동안에 세포 융합의 감소, 정상 생쥐의 근육세포 분화(좌), 스태빌린-2 유전자결핍 생쥐의 근육세포 분화(우) 연구진은 스태빌린-2가 근육세포에서 중요한 Calcineurin/NFAT(*용어설명) 신호전달을 통해서 발현되는 것을 확인했고, 근육세포에서 스태빌린-2의 양을 증가 시키면 근육세포의 융합이 촉진된다는 연구결과를 도출했다. 이 결과를 바탕으로 스태빌린-2 유전자가 결핍된 마우스를 제작하여 근육세포에서 융합이 줄어 있음을 확인하였고, 정상 생쥐의 근육세포에 비해 손상 후 세포융합에 결함이 있는 것을 발견했다. <그림 2> 스태빌린-2 유전자결핍 생쥐에서 근육 손상 후 재형성의 결함. 정상 생쥐의 근육재형성(상), 스태빌린-2 유전자결핍 생쥐의 근육재형성(하) 연구팀은 본 연구를 통하여 포스파티딜세린 수용체인 스태빌린-2가 근육세포의 융합에 작용할 것이라는 연구진의 가설을 증명했다. 주목할 만 한 점으로 사멸세포가 아닌 살아 있는 근육세포에서 노출된 포스파티딜세린을 인식하는 수용체를 세계 최초로 규명함으로서 단순한 신호전달이 아니라 포스파티딜세린이 세포 간 융합에 직접적으로 작용한다는 기전을 밝혔다는 점에서 가치가 높은 연구결과라 할 수 있다. KIST 의공학연구소 테라그노시스연구단 김인산 박사는 “이번에 밝힌 포스파티딜세린 수용체의 기능은 근육세포 융합에 대한 정확한 기전을 밝히는 돌파구가 될 것으로 보인다”며, “본 연구의 결과를 토대로 근육세포 융합의 분자적 기전의 규명 및 세포막 융합에 작용하는 물질 규명에 더욱 힘쓸 예정”이라고 말했다. 본 연구는 미래창조과학부 지원으로 KIST 기관고유사업으로 수행되었으며, 세계적으로 권위있는 과학지인 ‘Nature Communications’에 2016년 3월 14일자 온라인판에 게재되었다. * (논문명) ‘Stabilin-2 modulates the efficiency of myoblast fusion during differentiation and muscle regeneration’ - (제1저자) 동국의대 박승윤 교수, 경북의대 윤영은 박사 - (교신저자) 한국과학기술연구원 김인산 박사, 동국의대 박승윤 교수

KIST, 세계 최초로 근육세포 융합의 비밀을 풀다 - 정상 근육세포에 작용하는 ‘포스파티딜세린’ 인식 수용체 규명 - 근육세포 융합의 분자적 기전을 밝히는 돌파구 마련 근육은 인체의 활동성에 매우 중요한 근골격계 유지 및 대사과정에 중요한 역할을 하는 기관이다. 근육 조직은 많은 근섬유로 구성되어 있으며, 각각의 근섬유는 근육세포의 융합에 의해 형성된 하나의 다핵세포로 구성된다. 현재까지 근육세포 융합에 작용하는 다양한 분자들이 밝혀지고 많은 모델들이 제시되었다. 하지만 근육세포 융합의 정확한 분자적 기전을 규명하기 위해서는 아직 많은 연구들이 수행되어야하는 상황이다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 김인산 박사, 동국의대 박승윤 교수 연구팀은 근육형성 과정에서 근육 세포의 융합과정에 작용하는 ‘포스파티딜세린’의 수용체를 규명했다. 인지질(*용어설명 참고)의 일종인 포스파티딜세린은 세포막을 구성하는 지질 이중층 중 내부에 존재하다가 근육세포 융합과정에서 세포막의 외부로 노출되어 세포융합에 작용한다. 김인산 박사팀은 이를 인식하는 수용체를 세계 최초로 밝혀냈다. 연구진은 포스파티딜세린을 선택적으로 인식하는 수용체인 ‘스태빌린-2’라는 유전자가 근육세포의 분화 및 손상 후 근육 재형성 동안에 근육세포 융합의 효율을 조절할 수 있다는 사실을 알아냈다. 세포막을 구성하는 포스파티딜세린이 정상세포에서는 세포막의 내부에 존재하지만 세포융합(*용어설명 참고)과정에서 세포 외부로 노출된다는 점과 근육세포의 분화과정에서 다양한 포스파티딜세린의 수용체들 중에서 스태빌린-2가 다량 존재한다는 점에 착안했다. <그림 1> 스태빌린-2 유전자결핍에 의해 근육세포 분화과정 동안에 세포 융합의 감소, 정상 생쥐의 근육세포 분화(좌), 스태빌린-2 유전자결핍 생쥐의 근육세포 분화(우) 연구진은 스태빌린-2가 근육세포에서 중요한 Calcineurin/NFAT(*용어설명) 신호전달을 통해서 발현되는 것을 확인했고, 근육세포에서 스태빌린-2의 양을 증가 시키면 근육세포의 융합이 촉진된다는 연구결과를 도출했다. 이 결과를 바탕으로 스태빌린-2 유전자가 결핍된 마우스를 제작하여 근육세포에서 융합이 줄어 있음을 확인하였고, 정상 생쥐의 근육세포에 비해 손상 후 세포융합에 결함이 있는 것을 발견했다. <그림 2> 스태빌린-2 유전자결핍 생쥐에서 근육 손상 후 재형성의 결함. 정상 생쥐의 근육재형성(상), 스태빌린-2 유전자결핍 생쥐의 근육재형성(하) 연구팀은 본 연구를 통하여 포스파티딜세린 수용체인 스태빌린-2가 근육세포의 융합에 작용할 것이라는 연구진의 가설을 증명했다. 주목할 만 한 점으로 사멸세포가 아닌 살아 있는 근육세포에서 노출된 포스파티딜세린을 인식하는 수용체를 세계 최초로 규명함으로서 단순한 신호전달이 아니라 포스파티딜세린이 세포 간 융합에 직접적으로 작용한다는 기전을 밝혔다는 점에서 가치가 높은 연구결과라 할 수 있다. KIST 의공학연구소 테라그노시스연구단 김인산 박사는 “이번에 밝힌 포스파티딜세린 수용체의 기능은 근육세포 융합에 대한 정확한 기전을 밝히는 돌파구가 될 것으로 보인다”며, “본 연구의 결과를 토대로 근육세포 융합의 분자적 기전의 규명 및 세포막 융합에 작용하는 물질 규명에 더욱 힘쓸 예정”이라고 말했다. 본 연구는 미래창조과학부 지원으로 KIST 기관고유사업으로 수행되었으며, 세계적으로 권위있는 과학지인 ‘Nature Communications’에 2016년 3월 14일자 온라인판에 게재되었다. * (논문명) ‘Stabilin-2 modulates the efficiency of myoblast fusion during differentiation and muscle regeneration’ - (제1저자) 동국의대 박승윤 교수, 경북의대 윤영은 박사 - (교신저자) 한국과학기술연구원 김인산 박사, 동국의대 박승윤 교수

한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권)은 3월 8일(화) 로이터통신이 논문과 특허 실적 등을 분석해 발표한 ‘세계에서 가장 혁신적인 25개 연구기관’ 중 6위에 올랐다고 밝혔다. 로이터통신은 국립연구소 또는 정부의 지원을 받는 세계의 공공연구기관을 대상으로 자매사인 Thomson Reuters Intellectual Property & Science를 통해 다양한 연구 플랫폼을 활용하여 논문과 특허현황을 분석한 결과를 기준으로 ‘세계에서 가장 혁신적인 연구기관 TOP 25’(http://www.reuters.com/article/us-innovation-rankings-idUSKCN0WA2A5)를 발표했다. ※ 선정기준 - 논문은 2008년부터 2013년까지 Thomson Reuters Web of Science 데이터베이스에 등재된 학술논문의 수를 반영 - 특허는 2008년부터 2013년까지 Derwent World Patentes Index와 Derwent Innovations Index에 등재된 특허출원의 수를 반영 - 특허/논문인용은 2015년 7월까지의 횟수를 반영 - 상기 기준에 의해 정리된 기관 중 세계지식재산권기구(WIPO)를 통해 최소 70개 이상의 국제특허를 출원한 기관을 대상으로 대상기관을 축소 - 현재까지의 점수 50점에 특허인용도와 특허인용영향력 합산 점수 50점을 반영하여 총점을 계산 이 평가에서 프랑스의 대체에너지 및 원자력 위원회(CEA)가 1위, 독일 프라운호퍼협회가 2위, 일본 과학기술국이 3위를 차지했으며, KIST는 아시아 국가의 연구기관 중 두 번째인 6위로 평가되었다. KIST는 국내 연구기관 중 유일하게 명단에 이름을 올렸으며, 일본 산업기술종합연구소(7위), 독일 헬름홀츠연구회(11위), 일본 이화학연구소(RIKEN, 13위), 독일 막스플랑크연구회(15위) 등 세계적 연구기관 보다 높은 순위를 기록했다. 국가별로는 미국이 6개로 가장 많았으며 프랑스와 일본이 각각 4개 기관으로 많았다. 반면, 대륙별로는 유럽지역 연구기관이 9개, 아시아지역 연구기관이 8개로 나타났다. 로이터통신은 선정된 25개 기관에 대한 간략한 소개 자료와 조사기간 중 기관별 특허 출원건수와 등록비율, 경제적 영향지표도 포함하였다.

한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권)은 2월 9일(수) 오후 4시, 성북구 하월곡동 본원에서 2016년도 신규 출연금 사업 착수 보고회를 개최하고 양자컴퓨팅, 나노(인공)신경망 모사기술 개발을 개방형 연구사업(ORP, Open Research Program) 형태로 추진하기로 확정했다. KIST의 ORP 사업은 국가적으로 중요한 사회문제 해결과 미래성장 동력 확보를 위한 개방형 융합연구 형태로, KIST가 연구비를 확보하여 배정하고, 외부 전문가를 연구책임자로 선정하여 국내？외 최고 수준의 전문가들로 드림팀을 구성한다. KIST는 신규 ORP 사업인 양자 컴퓨팅과 나노(인공)신경망 모사기술 개발사업의 연구 책임자를 영국 Imperial College 김명식 교수와 KAIST 김대식 교수로 각각 선정하고 총 연구비의 60% 수준을 국내？외 외부 참여기관*에 배정하기로 했다. * 양자 컴퓨팅 : 표준연, 서울대, 고등과학원, 한양대, POSTECH, 고려대, 아주대, 나노소자특화팹센터, 부산대, 캐나다 워털루대, 연세대 나노(인공)신경망 모사기술 : KAIST, 서울대, POSTECH, 국민대 2015년, KIST는 타 정부 출연(연)과 차별화된 미지의 연구영역을 개척하고 미래 성장동력을 발굴하기 위해, 양자 컴퓨팅 기술과 나노(인공)신경망 모사기술 개발사업을 기획했고, 적극적인 정부와 국회 설득을 통해 상기 2개 사업 수행을 위한 2016년도 신규 출연금을 확보한 바 있다. 이병권 원장은 이번 보고회를 통해 “KIST는 창립 50주년을 맞아 ‘Beyond MIRACLE’이라는 비전을 제시하였고, 그 중 ‘I(Information)’는 포스트디지털시대를 선도할 양자컴퓨팅과 나노신경망 모사기술을 의미하고 있다. 해당 연구사업들이 우리나라 미래 50년을 좌우할 혁신적인 분야라고 생각한다. KIST는 신규 출연금 사업을 ORP 사업 형태로 수행하고, 국가 미래기술의 핵심거점으로 국내？외 연구역량을 결집하여 최단 기간 내 성과를 현실화 하겠다”고 말했다. KIST는 상기 2개 연구사업에 본격적으로 착수하게 됨에 따라 양자컴퓨팅과 인공지능(AI) 분야에 많은 투자를 진행 중인 미국, 영국 등 기술 선진국과 경쟁하며, 국내에서는 산발적？소규모로 진행되고 있는 해당 연구분야의 저변을 확대하는 계기가 될 것으로 예상된다.

KIST 창립 50주년 기념식 개최 타임캡슐 속 연구원지갑...‘50주년 기념식’ 숨은 이야기 국가 독립부터 미래 연구까지..3代이은 조국사랑 “KIST는 개도국의 성공 모델인가?” 46년前 사이언스誌에 답하다 과학기술인 'X 마인드' 필요하다 과학기술, 기적을 넘어서(YTN 특별기획 방송) 두산엔진-KIST, 상용화 협력 [백상논단] 과학기술 50년, 새로운 기적을 향해 반세기를 맞는 대한민국 과학기술 서른다섯 번째 만남 : 세계평화포럼 김진현 이사장

직물 및 의류 일체형 웨어러블 전자소자를 위한 섬유형 트랜지스터 개발 - 전도성 실, 면사와 함께 직조하여 옷감 일체형 전계효과 트랜지스터 구현 - 스마트 의류, 차세대 웨어러블 제품 개발에 응용 가능할 것으로 전망 최근 웨어러블 전자소자가 시대의 패러다임으로 자리 잡으면서 옷과 같은 섬유에 전자소자의 기능이 결합된 전자섬유(electronic textile)(*용어설명 참고)에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 웨어러블 스마트 의류는 향후 웨어러블 시장을 주도할 것(ICT 시장조사업체 스트라베이스, 2015)으로 보인다. 섬유는 유연하고 편안하기 때문에 사람이 하루 종일 입고 다녀도 피로감을 덜 느껴 웨어러블 전자소자의 이상적인 플랫폼으로 주목받고 있다. 기존의 기술 수준은 옷감 위에 기존의 딱딱한 고체 전자소자 또는 센서 등을 단순히 붙이거나 전도성 섬유를 이용하여 소자들 사이를 연결하는 형태에 머물러 있어 섬유의 편안함을 기대할 수 없는 단계였다. 이를 개선하기 위해서는 전자소자 자체가 섬유의 특성을 유지할 수 있는 실 형태의 옷감에 삽입될 수 있는 전자소자의 개발이 필요한 상황이었다. 다양한 전자소자 중에서 트랜지스터는 센서, 디스플레이 등 전자소자 구동에 있어 기본이 되는 스위칭 소자로, 섬유형 전자소자 구현에 있어 필수적인 부품이다. 그러나 반도체와 절연막, 전도성 전극의 복잡한 다층구조로 이루어져 있어 섬유형태로 구현하는데 어려움이 있었다. 또한 기존에 보고된 섬유형 트랜지스터는 절연막과 반도체 사이의 계면접착력이 좋지 않아 외부 변형에 소자 성능이 나빠지는 단점이 있었으며, 반도체 층이 섬유의 한쪽 면에만 형성되어 있어 섬유상에 직접 직조해 넣는 데 한계가 있었다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 광전소재연구단(단장 이전국) 임정아 박사팀(석사과정 김혜민 연구원)은 전도성 실 위에 1회 코팅으로 절연막과 반도체 막을 동시에 형성할 수 있는 기술을 개발하여 실 형태의 전계효과 트랜지스터(*용어설명 참고)를 구현하는데 성공하였다. 본 연구진은 용액공정이 가능한 유기반도체와 절연체 고분자의 혼합물(블렌드) 용액을 전도성 실 표면에 1회 코팅하여, 혼합물(블렌드)에서 자발적으로 상분리(*용어설명 참고)를 일으켜서, 유기반도체가 실 가장 바깥쪽 표면에 막을 형성하고 그 안쪽에는 절연체 막이 형성되어 절연막/반도체 이중층으로 감싸진 전도성 섬유 구조체를 제작하는데 성공했다. 이때 전도성 섬유는 트랜지스터의 게이트 전극(전류를 제어하는 금속접속자)으로 사용되며, 이후 소스(Source)와 드레인(Drain) 전극을 반도체 층 위에 형성하여 섬유형태의 트랜지스터를 제작하였다. 이렇게 제작된 섬유형 트랜지스터는 기존 평평한 기판에 제작되었던 유기박막 트랜지스터와 유사한 성능을 가지는 것으로 확인되었다. 임정아 박사팀이 개발한 절연막/반도체 이중층 기반 전도성 섬유 구조체는 절연막/반도체 층의 계면접착성이 우수하여 소자를 3mm 까지 접은 후에도 소자의 성능이 80% 이상 유지되는 특성을 밝혀냈다. 또한 섬유 표면 전체에 절연막/반도체가 고르게 형성되어 있어, 트랜지스터 성능이 균일하게 나옴을 알 수 있었으며, 전도성 실을 소스와 드레인 전극으로 사용하고 일반 면사와 함께 직조하여 옷감 안에 트랜지스터 소자를 직접 삽입할 수 있는 전자섬유를 제작할 수 있게 됐다. 이번 연구결과는 직조 가능한 섬유형 트랜지스터로서 기존의 평면상에 제작한 유기반도체 트랜지스터와 유사한 특성과 성능을 구현할 수 있음을 보여준 의미 있는 결과로, 차세대 웨어러블 컴퓨터, 인체신호 모니터링 기능을 가지는 스마트 의류 등 한층 똑똑해진 차세대 웨어러블 제품을 개발하는데 응용 가능할 것으로 기대된다. 또한 임정아 박사는 현재 전자섬유 연구가 세계적으로 섬유형 전자소자를 구현할 수 있는 기술을 개발하는 초기 연구단계이며, 상용화를 위해서는 전극실과의 계면안정성, 세탁 등 외부 자극에 대한 내구성을 보다 향상시키기 위한 더욱 많은 연구가 필요하다고 설명했다. 본 연구는 미래창조과학부 지원으로 KIST의 기관고유사업으로 수행되었으며, 2016년 2월 19일자 Advanced Functional Materials 온라인 판에 게재되었다. (논문명) “Metal-Insulator-Semiconductor Coaxial Microfibers Based on Self-Organization of Organic Semiconductor: Polymer Blend for Weavable Fibriform Organic Field-Effect Transistors” (DOI: http://dx.doi.org/10.1002/adfm.201504972) (제1저자) 한국과학기술연구원, 고려대학교, 김혜민 석사과정 (교신저자) 한국과학기술연구원 임정아 박사 <그림자료> <그림> (a) 유기반도체/절연체고분자 블렌드의 상분리를 이용하여 절연막/반도체 이중층 포함 전도성 섬유 구조체를 제작하는 공정 및 섬유형 트랜지스터 모식도. (b) 개발한 섬유형 트랜지스터의 섬유 표면 전방향에서의 균일한 전류-전압 특성 유지. (c) 개발한 섬유형 트랜지스터의 굽힙정도에 트랜지스터 성능 유지. (d) 전도성 실을 소스와 드레인 전극으로 사용하고 면사와 직조하여 제작한 섬유형 트랜지스터의 모습 및 동작 특성.

직물 및 의류 일체형 웨어러블 전자소자를 위한 섬유형 트랜지스터 개발 - 전도성 실, 면사와 함께 직조하여 옷감 일체형 전계효과 트랜지스터 구현 - 스마트 의류, 차세대 웨어러블 제품 개발에 응용 가능할 것으로 전망 최근 웨어러블 전자소자가 시대의 패러다임으로 자리 잡으면서 옷과 같은 섬유에 전자소자의 기능이 결합된 전자섬유(electronic textile)(*용어설명 참고)에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 웨어러블 스마트 의류는 향후 웨어러블 시장을 주도할 것(ICT 시장조사업체 스트라베이스, 2015)으로 보인다. 섬유는 유연하고 편안하기 때문에 사람이 하루 종일 입고 다녀도 피로감을 덜 느껴 웨어러블 전자소자의 이상적인 플랫폼으로 주목받고 있다. 기존의 기술 수준은 옷감 위에 기존의 딱딱한 고체 전자소자 또는 센서 등을 단순히 붙이거나 전도성 섬유를 이용하여 소자들 사이를 연결하는 형태에 머물러 있어 섬유의 편안함을 기대할 수 없는 단계였다. 이를 개선하기 위해서는 전자소자 자체가 섬유의 특성을 유지할 수 있는 실 형태의 옷감에 삽입될 수 있는 전자소자의 개발이 필요한 상황이었다. 다양한 전자소자 중에서 트랜지스터는 센서, 디스플레이 등 전자소자 구동에 있어 기본이 되는 스위칭 소자로, 섬유형 전자소자 구현에 있어 필수적인 부품이다. 그러나 반도체와 절연막, 전도성 전극의 복잡한 다층구조로 이루어져 있어 섬유형태로 구현하는데 어려움이 있었다. 또한 기존에 보고된 섬유형 트랜지스터는 절연막과 반도체 사이의 계면접착력이 좋지 않아 외부 변형에 소자 성능이 나빠지는 단점이 있었으며, 반도체 층이 섬유의 한쪽 면에만 형성되어 있어 섬유상에 직접 직조해 넣는 데 한계가 있었다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 광전소재연구단(단장 이전국) 임정아 박사팀(석사과정 김혜민 연구원)은 전도성 실 위에 1회 코팅으로 절연막과 반도체 막을 동시에 형성할 수 있는 기술을 개발하여 실 형태의 전계효과 트랜지스터(*용어설명 참고)를 구현하는데 성공하였다. 본 연구진은 용액공정이 가능한 유기반도체와 절연체 고분자의 혼합물(블렌드) 용액을 전도성 실 표면에 1회 코팅하여, 혼합물(블렌드)에서 자발적으로 상분리(*용어설명 참고)를 일으켜서, 유기반도체가 실 가장 바깥쪽 표면에 막을 형성하고 그 안쪽에는 절연체 막이 형성되어 절연막/반도체 이중층으로 감싸진 전도성 섬유 구조체를 제작하는데 성공했다. 이때 전도성 섬유는 트랜지스터의 게이트 전극(전류를 제어하는 금속접속자)으로 사용되며, 이후 소스(Source)와 드레인(Drain) 전극을 반도체 층 위에 형성하여 섬유형태의 트랜지스터를 제작하였다. 이렇게 제작된 섬유형 트랜지스터는 기존 평평한 기판에 제작되었던 유기박막 트랜지스터와 유사한 성능을 가지는 것으로 확인되었다. 임정아 박사팀이 개발한 절연막/반도체 이중층 기반 전도성 섬유 구조체는 절연막/반도체 층의 계면접착성이 우수하여 소자를 3mm 까지 접은 후에도 소자의 성능이 80% 이상 유지되는 특성을 밝혀냈다. 또한 섬유 표면 전체에 절연막/반도체가 고르게 형성되어 있어, 트랜지스터 성능이 균일하게 나옴을 알 수 있었으며, 전도성 실을 소스와 드레인 전극으로 사용하고 일반 면사와 함께 직조하여 옷감 안에 트랜지스터 소자를 직접 삽입할 수 있는 전자섬유를 제작할 수 있게 됐다. 이번 연구결과는 직조 가능한 섬유형 트랜지스터로서 기존의 평면상에 제작한 유기반도체 트랜지스터와 유사한 특성과 성능을 구현할 수 있음을 보여준 의미 있는 결과로, 차세대 웨어러블 컴퓨터, 인체신호 모니터링 기능을 가지는 스마트 의류 등 한층 똑똑해진 차세대 웨어러블 제품을 개발하는데 응용 가능할 것으로 기대된다. 또한 임정아 박사는 현재 전자섬유 연구가 세계적으로 섬유형 전자소자를 구현할 수 있는 기술을 개발하는 초기 연구단계이며, 상용화를 위해서는 전극실과의 계면안정성, 세탁 등 외부 자극에 대한 내구성을 보다 향상시키기 위한 더욱 많은 연구가 필요하다고 설명했다. 본 연구는 미래창조과학부 지원으로 KIST의 기관고유사업으로 수행되었으며, 2016년 2월 19일자 Advanced Functional Materials 온라인 판에 게재되었다. (논문명) “Metal-Insulator-Semiconductor Coaxial Microfibers Based on Self-Organization of Organic Semiconductor: Polymer Blend for Weavable Fibriform Organic Field-Effect Transistors” (DOI: http://dx.doi.org/10.1002/adfm.201504972) (제1저자) 한국과학기술연구원, 고려대학교, 김혜민 석사과정 (교신저자) 한국과학기술연구원 임정아 박사 <그림자료> <그림> (a) 유기반도체/절연체고분자 블렌드의 상분리를 이용하여 절연막/반도체 이중층 포함 전도성 섬유 구조체를 제작하는 공정 및 섬유형 트랜지스터 모식도. (b) 개발한 섬유형 트랜지스터의 섬유 표면 전방향에서의 균일한 전류-전압 특성 유지. (c) 개발한 섬유형 트랜지스터의 굽힙정도에 트랜지스터 성능 유지. (d) 전도성 실을 소스와 드레인 전극으로 사용하고 면사와 직조하여 제작한 섬유형 트랜지스터의 모습 및 동작 특성.

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직물 및 의류 일체형 웨어러블 전자소자를 위한 섬유형 트랜지스터 개발 - 전도성 실, 면사와 함께 직조하여 옷감 일체형 전계효과 트랜지스터 구현 - 스마트 의류, 차세대 웨어러블 제품 개발에 응용 가능할 것으로 전망 최근 웨어러블 전자소자가 시대의 패러다임으로 자리 잡으면서 옷과 같은 섬유에 전자소자의 기능이 결합된 전자섬유(electronic textile)(*용어설명 참고)에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 웨어러블 스마트 의류는 향후 웨어러블 시장을 주도할 것(ICT 시장조사업체 스트라베이스, 2015)으로 보인다. 섬유는 유연하고 편안하기 때문에 사람이 하루 종일 입고 다녀도 피로감을 덜 느껴 웨어러블 전자소자의 이상적인 플랫폼으로 주목받고 있다. 기존의 기술 수준은 옷감 위에 기존의 딱딱한 고체 전자소자 또는 센서 등을 단순히 붙이거나 전도성 섬유를 이용하여 소자들 사이를 연결하는 형태에 머물러 있어 섬유의 편안함을 기대할 수 없는 단계였다. 이를 개선하기 위해서는 전자소자 자체가 섬유의 특성을 유지할 수 있는 실 형태의 옷감에 삽입될 수 있는 전자소자의 개발이 필요한 상황이었다. 다양한 전자소자 중에서 트랜지스터는 센서, 디스플레이 등 전자소자 구동에 있어 기본이 되는 스위칭 소자로, 섬유형 전자소자 구현에 있어 필수적인 부품이다. 그러나 반도체와 절연막, 전도성 전극의 복잡한 다층구조로 이루어져 있어 섬유형태로 구현하는데 어려움이 있었다. 또한 기존에 보고된 섬유형 트랜지스터는 절연막과 반도체 사이의 계면접착력이 좋지 않아 외부 변형에 소자 성능이 나빠지는 단점이 있었으며, 반도체 층이 섬유의 한쪽 면에만 형성되어 있어 섬유상에 직접 직조해 넣는 데 한계가 있었다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 광전소재연구단(단장 이전국) 임정아 박사팀(석사과정 김혜민 연구원)은 전도성 실 위에 1회 코팅으로 절연막과 반도체 막을 동시에 형성할 수 있는 기술을 개발하여 실 형태의 전계효과 트랜지스터(*용어설명 참고)를 구현하는데 성공하였다. 본 연구진은 용액공정이 가능한 유기반도체와 절연체 고분자의 혼합물(블렌드) 용액을 전도성 실 표면에 1회 코팅하여, 혼합물(블렌드)에서 자발적으로 상분리(*용어설명 참고)를 일으켜서, 유기반도체가 실 가장 바깥쪽 표면에 막을 형성하고 그 안쪽에는 절연체 막이 형성되어 절연막/반도체 이중층으로 감싸진 전도성 섬유 구조체를 제작하는데 성공했다. 이때 전도성 섬유는 트랜지스터의 게이트 전극(전류를 제어하는 금속접속자)으로 사용되며, 이후 소스(Source)와 드레인(Drain) 전극을 반도체 층 위에 형성하여 섬유형태의 트랜지스터를 제작하였다. 이렇게 제작된 섬유형 트랜지스터는 기존 평평한 기판에 제작되었던 유기박막 트랜지스터와 유사한 성능을 가지는 것으로 확인되었다. 임정아 박사팀이 개발한 절연막/반도체 이중층 기반 전도성 섬유 구조체는 절연막/반도체 층의 계면접착성이 우수하여 소자를 3mm 까지 접은 후에도 소자의 성능이 80% 이상 유지되는 특성을 밝혀냈다. 또한 섬유 표면 전체에 절연막/반도체가 고르게 형성되어 있어, 트랜지스터 성능이 균일하게 나옴을 알 수 있었으며, 전도성 실을 소스와 드레인 전극으로 사용하고 일반 면사와 함께 직조하여 옷감 안에 트랜지스터 소자를 직접 삽입할 수 있는 전자섬유를 제작할 수 있게 됐다. 이번 연구결과는 직조 가능한 섬유형 트랜지스터로서 기존의 평면상에 제작한 유기반도체 트랜지스터와 유사한 특성과 성능을 구현할 수 있음을 보여준 의미 있는 결과로, 차세대 웨어러블 컴퓨터, 인체신호 모니터링 기능을 가지는 스마트 의류 등 한층 똑똑해진 차세대 웨어러블 제품을 개발하는데 응용 가능할 것으로 기대된다. 또한 임정아 박사는 현재 전자섬유 연구가 세계적으로 섬유형 전자소자를 구현할 수 있는 기술을 개발하는 초기 연구단계이며, 상용화를 위해서는 전극실과의 계면안정성, 세탁 등 외부 자극에 대한 내구성을 보다 향상시키기 위한 더욱 많은 연구가 필요하다고 설명했다. 본 연구는 미래창조과학부 지원으로 KIST의 기관고유사업으로 수행되었으며, 2016년 2월 19일자 Advanced Functional Materials 온라인 판에 게재되었다. (논문명) “Metal-Insulator-Semiconductor Coaxial Microfibers Based on Self-Organization of Organic Semiconductor: Polymer Blend for Weavable Fibriform Organic Field-Effect Transistors” (DOI: http://dx.doi.org/10.1002/adfm.201504972) (제1저자) 한국과학기술연구원, 고려대학교, 김혜민 석사과정 (교신저자) 한국과학기술연구원 임정아 박사 <그림자료> <그림> (a) 유기반도체/절연체고분자 블렌드의 상분리를 이용하여 절연막/반도체 이중층 포함 전도성 섬유 구조체를 제작하는 공정 및 섬유형 트랜지스터 모식도. (b) 개발한 섬유형 트랜지스터의 섬유 표면 전방향에서의 균일한 전류-전압 특성 유지. (c) 개발한 섬유형 트랜지스터의 굽힙정도에 트랜지스터 성능 유지. (d) 전도성 실을 소스와 드레인 전극으로 사용하고 면사와 직조하여 제작한 섬유형 트랜지스터의 모습 및 동작 특성.