- 결함 유발 전사과정 없이 광소자 표면에서 직접 3차원 그래핀 균일하게 합성 - 뛰어난 광특성에도 형상제어 어렵던 그래핀 한계 극복…초고속 광컴퓨터 구현 청신호 메타버스, 마이데이터, 자율주행, AI, 5G 등의 첨단기술이 일상화되는 초연결 시대 실현에는 전제조건이 있다. 폭증하는 데이터 수요를 감당할 초고속 컴퓨팅 기술이다. 이에 따라 전 세계적으로 고집적화에 한계를 보이는 실리콘 반도체를 대체할 신소자 개발이 한창이다. 전기신호 대신 빛으로 데이터를 처리하는 ‘광소자’가 대표적이다. 현재 광소자 개발에는 나노소재, 그중에서도 특히 광학적 특성이 뛰어난 그래핀 도입 시도가 활발하지만 풀어야 할 숙제가 있다. 원자 한 층 수준의 얇은 그래핀을 형태가 복잡한 3차원 광소자 기판으로 옮기는 과정에서 구조적 손상이 발생해 그래핀 특유의 광신호 제어기능이 약화된다는 것이다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진)은 광전소재연구단 송용원 박사팀이 한국기계연구원(KIMM, 원장 박상진) 최지연 박사팀과 함께 그래핀 결정의 결손을 초래하는 전사공정 없이 광소자의 미세구조 표면에서 직접 3차원 그래핀을 균일하게 합성하는 기술을 개발했다고 밝혔다. 또한 실험을 통해 대상 물체의 표면에서 합성된 그래핀과 광신호에 사용되는 레이저의 성공적인 상호작용이 증명되어 광학적 기능을 극대화한 광소자 개발과 집적화에 큰 진전이 기대되고 있다. 탄소 원자들이 육각형 격자구조를 이루는 그래핀은 높은 물리·전기·광학적 특성으로 꿈의 소재라 불린다. 특히 광학적 비선형성이 뛰어나 펨토초(1000조분의 1초) 수준의 매우 빠른 레이저 펄스 광원 형성, 빛에 신호를 싣는 광변조기, 초고속 광스위치 등의 제작에 효과적으로 사용할 수 있다. 그래핀은 일반적으로 구리나 니켈 등의 금속 촉매 표면에서 합성해 코팅과 에칭(etching) 등을 포함하는 전사(transfer) 과정을 거쳐 목표 기재의 표면으로 옮겨진다. 그런데 이런 전사 과정에서 발생하는 불순물 유입, 구조 붕괴 등의 그래핀 품질 저하가 최종적인 소자 성능에 악영향을 미친다. 또한 그래핀은 2차원 평면구조라는 특성 탓에 광소자의 복잡하고 미세한 형상에 맞춰 균일하게 코팅하는 데 어려움이 컸다. 이에 따라 기존에는 레이저의 진행통로 한쪽 면에만 그래핀을 밀착시켜 레이저-그래핀 상호작용을 유도하는 연구가 대부분이었다. 이런 가운데 KIST 연구진은 금속 촉매 대신 세라믹 촉매를 사용하면 촉매 표면뿐만 아니라 가까운 범위 내에 있는 물체의 표면에서도 3차원 그래핀이 균일하게 합성된다는 사실을 알게 됐다. 촉매에서 분해된 전물질(주로 메탄)이 탄소 원자를 생성하는 과정에서 이 탄소 원자가 근접한 광소자의 표면에 안착하며 그래핀이 형성되고, 특히 복잡한 형상의 광소자 표면 구조를 그대로 따라가며 순차적으로 균일한 그래핀이 합성되는 것을 발견한 것이다. KIST 연구진은 이렇게 개발한 3차원 그래핀 합성 공정의 광소자 응용 효과를 검증하기 위해 광섬유로 실험을 했다. 광섬유는 원통형 유전체 도파관으로 코어와 클래드 층으로 구성돼 있다. 이때 코어로 진행하는 레이저는 상대적으로 두꺼운 클래드 층에 둘러싸여 밖으로 나오지 못하는데, 이 클래드 층을 조금씩 제거해 나가면 코어 내의 레이저가 점차 주위 환경에 반응하게 된다. 이 범위에 그래핀이 있으면 광신호가 제어되는 레이저-그래핀 상호작용이 일어나는 것이다. 이에 따라 연구진은 클래드 한쪽 면에 펨토초 레이저로 마이크로미터 단위의 초미세 우물 구조를 만들고, 우물 입구의 세라믹 촉매 표면에서 시작된 3차원 그래핀 합성이 우물 바닥 면까지 매우 균일하게 이어지며 기대했던 수준의 레이저-그래핀 간 상호작용이 구현됨을 확인했다. 이번 연구를 주도한 송용원 KIST 박사는 “3차원 그래핀의 도입으로 기존 광소자에서 불가능했던 광학적 특성의 구현이 가능해졌다”라며 “미래의 광컴퓨팅뿐만 아니라 전자소자와 광소자의 융합을 통해 더 실감이 나는 메타버스와 인공지능 등 첨단기술에서도 세계시장을 선도하는 중요한 역할을 담당할 것으로 기대한다”라고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 임혜숙) 지원으로 KIST 주요사업과 한국연구재단 기초연구사업으로 수행되었으며, 이번 연구 결과는 나노기술 분야 국제 저널인 ‘ACS Nano’ (IF: 15.881, JCR 분야 상위 6.138%) 최신 호에 게재되었다. *(논문명) Conformal Graphene Directly Synthesized on a Femtosecond Laser-Scribed In-Fiber Microstructure for High-Energy Ultrafast Optical Pulses - (제 1저자) 한국과학기술연구원 시암 우딘 학생연구원 - (교신저자) 한국과학기술연구원 송용원 책임연구원 그림 설명 [그림 1] 광섬유에 형성된 미세 우물구조 확인과, 그 안쪽 표면을 따라 성장된 그래핀의 품질 확인. 레이저와 상호작용시 산란 손실을 최소화 할 수 있는 균일한 품질 구현. [그림 2] 제작된 그래핀 소자에 의해 동작하는 초고속 펄스 레이저의 구성과 출력 특성. [그림 3] 본 연구진에 의해 구현된 레이저 특성과 기존 타그룹에서 보고된 특성의 비교. 월등히 높은 펄스 에너지를 달성함. 괄호 한의 번호는 각각 원 논문에 기재된 참고문헌 번호임.

- 결함 유발 전사과정 없이 광소자 표면에서 직접 3차원 그래핀 균일하게 합성 - 뛰어난 광특성에도 형상제어 어렵던 그래핀 한계 극복…초고속 광컴퓨터 구현 청신호 메타버스, 마이데이터, 자율주행, AI, 5G 등의 첨단기술이 일상화되는 초연결 시대 실현에는 전제조건이 있다. 폭증하는 데이터 수요를 감당할 초고속 컴퓨팅 기술이다. 이에 따라 전 세계적으로 고집적화에 한계를 보이는 실리콘 반도체를 대체할 신소자 개발이 한창이다. 전기신호 대신 빛으로 데이터를 처리하는 ‘광소자’가 대표적이다. 현재 광소자 개발에는 나노소재, 그중에서도 특히 광학적 특성이 뛰어난 그래핀 도입 시도가 활발하지만 풀어야 할 숙제가 있다. 원자 한 층 수준의 얇은 그래핀을 형태가 복잡한 3차원 광소자 기판으로 옮기는 과정에서 구조적 손상이 발생해 그래핀 특유의 광신호 제어기능이 약화된다는 것이다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진)은 광전소재연구단 송용원 박사팀이 한국기계연구원(KIMM, 원장 박상진) 최지연 박사팀과 함께 그래핀 결정의 결손을 초래하는 전사공정 없이 광소자의 미세구조 표면에서 직접 3차원 그래핀을 균일하게 합성하는 기술을 개발했다고 밝혔다. 또한 실험을 통해 대상 물체의 표면에서 합성된 그래핀과 광신호에 사용되는 레이저의 성공적인 상호작용이 증명되어 광학적 기능을 극대화한 광소자 개발과 집적화에 큰 진전이 기대되고 있다. 탄소 원자들이 육각형 격자구조를 이루는 그래핀은 높은 물리·전기·광학적 특성으로 꿈의 소재라 불린다. 특히 광학적 비선형성이 뛰어나 펨토초(1000조분의 1초) 수준의 매우 빠른 레이저 펄스 광원 형성, 빛에 신호를 싣는 광변조기, 초고속 광스위치 등의 제작에 효과적으로 사용할 수 있다. 그래핀은 일반적으로 구리나 니켈 등의 금속 촉매 표면에서 합성해 코팅과 에칭(etching) 등을 포함하는 전사(transfer) 과정을 거쳐 목표 기재의 표면으로 옮겨진다. 그런데 이런 전사 과정에서 발생하는 불순물 유입, 구조 붕괴 등의 그래핀 품질 저하가 최종적인 소자 성능에 악영향을 미친다. 또한 그래핀은 2차원 평면구조라는 특성 탓에 광소자의 복잡하고 미세한 형상에 맞춰 균일하게 코팅하는 데 어려움이 컸다. 이에 따라 기존에는 레이저의 진행통로 한쪽 면에만 그래핀을 밀착시켜 레이저-그래핀 상호작용을 유도하는 연구가 대부분이었다. 이런 가운데 KIST 연구진은 금속 촉매 대신 세라믹 촉매를 사용하면 촉매 표면뿐만 아니라 가까운 범위 내에 있는 물체의 표면에서도 3차원 그래핀이 균일하게 합성된다는 사실을 알게 됐다. 촉매에서 분해된 전물질(주로 메탄)이 탄소 원자를 생성하는 과정에서 이 탄소 원자가 근접한 광소자의 표면에 안착하며 그래핀이 형성되고, 특히 복잡한 형상의 광소자 표면 구조를 그대로 따라가며 순차적으로 균일한 그래핀이 합성되는 것을 발견한 것이다. KIST 연구진은 이렇게 개발한 3차원 그래핀 합성 공정의 광소자 응용 효과를 검증하기 위해 광섬유로 실험을 했다. 광섬유는 원통형 유전체 도파관으로 코어와 클래드 층으로 구성돼 있다. 이때 코어로 진행하는 레이저는 상대적으로 두꺼운 클래드 층에 둘러싸여 밖으로 나오지 못하는데, 이 클래드 층을 조금씩 제거해 나가면 코어 내의 레이저가 점차 주위 환경에 반응하게 된다. 이 범위에 그래핀이 있으면 광신호가 제어되는 레이저-그래핀 상호작용이 일어나는 것이다. 이에 따라 연구진은 클래드 한쪽 면에 펨토초 레이저로 마이크로미터 단위의 초미세 우물 구조를 만들고, 우물 입구의 세라믹 촉매 표면에서 시작된 3차원 그래핀 합성이 우물 바닥 면까지 매우 균일하게 이어지며 기대했던 수준의 레이저-그래핀 간 상호작용이 구현됨을 확인했다. 이번 연구를 주도한 송용원 KIST 박사는 “3차원 그래핀의 도입으로 기존 광소자에서 불가능했던 광학적 특성의 구현이 가능해졌다”라며 “미래의 광컴퓨팅뿐만 아니라 전자소자와 광소자의 융합을 통해 더 실감이 나는 메타버스와 인공지능 등 첨단기술에서도 세계시장을 선도하는 중요한 역할을 담당할 것으로 기대한다”라고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 임혜숙) 지원으로 KIST 주요사업과 한국연구재단 기초연구사업으로 수행되었으며, 이번 연구 결과는 나노기술 분야 국제 저널인 ‘ACS Nano’ (IF: 15.881, JCR 분야 상위 6.138%) 최신 호에 게재되었다. *(논문명) Conformal Graphene Directly Synthesized on a Femtosecond Laser-Scribed In-Fiber Microstructure for High-Energy Ultrafast Optical Pulses - (제 1저자) 한국과학기술연구원 시암 우딘 학생연구원 - (교신저자) 한국과학기술연구원 송용원 책임연구원 그림 설명 [그림 1] 광섬유에 형성된 미세 우물구조 확인과, 그 안쪽 표면을 따라 성장된 그래핀의 품질 확인. 레이저와 상호작용시 산란 손실을 최소화 할 수 있는 균일한 품질 구현. [그림 2] 제작된 그래핀 소자에 의해 동작하는 초고속 펄스 레이저의 구성과 출력 특성. [그림 3] 본 연구진에 의해 구현된 레이저 특성과 기존 타그룹에서 보고된 특성의 비교. 월등히 높은 펄스 에너지를 달성함. 괄호 한의 번호는 각각 원 논문에 기재된 참고문헌 번호임.

- 결함 유발 전사과정 없이 광소자 표면에서 직접 3차원 그래핀 균일하게 합성 - 뛰어난 광특성에도 형상제어 어렵던 그래핀 한계 극복…초고속 광컴퓨터 구현 청신호 메타버스, 마이데이터, 자율주행, AI, 5G 등의 첨단기술이 일상화되는 초연결 시대 실현에는 전제조건이 있다. 폭증하는 데이터 수요를 감당할 초고속 컴퓨팅 기술이다. 이에 따라 전 세계적으로 고집적화에 한계를 보이는 실리콘 반도체를 대체할 신소자 개발이 한창이다. 전기신호 대신 빛으로 데이터를 처리하는 ‘광소자’가 대표적이다. 현재 광소자 개발에는 나노소재, 그중에서도 특히 광학적 특성이 뛰어난 그래핀 도입 시도가 활발하지만 풀어야 할 숙제가 있다. 원자 한 층 수준의 얇은 그래핀을 형태가 복잡한 3차원 광소자 기판으로 옮기는 과정에서 구조적 손상이 발생해 그래핀 특유의 광신호 제어기능이 약화된다는 것이다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진)은 광전소재연구단 송용원 박사팀이 한국기계연구원(KIMM, 원장 박상진) 최지연 박사팀과 함께 그래핀 결정의 결손을 초래하는 전사공정 없이 광소자의 미세구조 표면에서 직접 3차원 그래핀을 균일하게 합성하는 기술을 개발했다고 밝혔다. 또한 실험을 통해 대상 물체의 표면에서 합성된 그래핀과 광신호에 사용되는 레이저의 성공적인 상호작용이 증명되어 광학적 기능을 극대화한 광소자 개발과 집적화에 큰 진전이 기대되고 있다. 탄소 원자들이 육각형 격자구조를 이루는 그래핀은 높은 물리·전기·광학적 특성으로 꿈의 소재라 불린다. 특히 광학적 비선형성이 뛰어나 펨토초(1000조분의 1초) 수준의 매우 빠른 레이저 펄스 광원 형성, 빛에 신호를 싣는 광변조기, 초고속 광스위치 등의 제작에 효과적으로 사용할 수 있다. 그래핀은 일반적으로 구리나 니켈 등의 금속 촉매 표면에서 합성해 코팅과 에칭(etching) 등을 포함하는 전사(transfer) 과정을 거쳐 목표 기재의 표면으로 옮겨진다. 그런데 이런 전사 과정에서 발생하는 불순물 유입, 구조 붕괴 등의 그래핀 품질 저하가 최종적인 소자 성능에 악영향을 미친다. 또한 그래핀은 2차원 평면구조라는 특성 탓에 광소자의 복잡하고 미세한 형상에 맞춰 균일하게 코팅하는 데 어려움이 컸다. 이에 따라 기존에는 레이저의 진행통로 한쪽 면에만 그래핀을 밀착시켜 레이저-그래핀 상호작용을 유도하는 연구가 대부분이었다. 이런 가운데 KIST 연구진은 금속 촉매 대신 세라믹 촉매를 사용하면 촉매 표면뿐만 아니라 가까운 범위 내에 있는 물체의 표면에서도 3차원 그래핀이 균일하게 합성된다는 사실을 알게 됐다. 촉매에서 분해된 전물질(주로 메탄)이 탄소 원자를 생성하는 과정에서 이 탄소 원자가 근접한 광소자의 표면에 안착하며 그래핀이 형성되고, 특히 복잡한 형상의 광소자 표면 구조를 그대로 따라가며 순차적으로 균일한 그래핀이 합성되는 것을 발견한 것이다. KIST 연구진은 이렇게 개발한 3차원 그래핀 합성 공정의 광소자 응용 효과를 검증하기 위해 광섬유로 실험을 했다. 광섬유는 원통형 유전체 도파관으로 코어와 클래드 층으로 구성돼 있다. 이때 코어로 진행하는 레이저는 상대적으로 두꺼운 클래드 층에 둘러싸여 밖으로 나오지 못하는데, 이 클래드 층을 조금씩 제거해 나가면 코어 내의 레이저가 점차 주위 환경에 반응하게 된다. 이 범위에 그래핀이 있으면 광신호가 제어되는 레이저-그래핀 상호작용이 일어나는 것이다. 이에 따라 연구진은 클래드 한쪽 면에 펨토초 레이저로 마이크로미터 단위의 초미세 우물 구조를 만들고, 우물 입구의 세라믹 촉매 표면에서 시작된 3차원 그래핀 합성이 우물 바닥 면까지 매우 균일하게 이어지며 기대했던 수준의 레이저-그래핀 간 상호작용이 구현됨을 확인했다. 이번 연구를 주도한 송용원 KIST 박사는 “3차원 그래핀의 도입으로 기존 광소자에서 불가능했던 광학적 특성의 구현이 가능해졌다”라며 “미래의 광컴퓨팅뿐만 아니라 전자소자와 광소자의 융합을 통해 더 실감이 나는 메타버스와 인공지능 등 첨단기술에서도 세계시장을 선도하는 중요한 역할을 담당할 것으로 기대한다”라고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 임혜숙) 지원으로 KIST 주요사업과 한국연구재단 기초연구사업으로 수행되었으며, 이번 연구 결과는 나노기술 분야 국제 저널인 ‘ACS Nano’ (IF: 15.881, JCR 분야 상위 6.138%) 최신 호에 게재되었다. *(논문명) Conformal Graphene Directly Synthesized on a Femtosecond Laser-Scribed In-Fiber Microstructure for High-Energy Ultrafast Optical Pulses - (제 1저자) 한국과학기술연구원 시암 우딘 학생연구원 - (교신저자) 한국과학기술연구원 송용원 책임연구원 그림 설명 [그림 1] 광섬유에 형성된 미세 우물구조 확인과, 그 안쪽 표면을 따라 성장된 그래핀의 품질 확인. 레이저와 상호작용시 산란 손실을 최소화 할 수 있는 균일한 품질 구현. [그림 2] 제작된 그래핀 소자에 의해 동작하는 초고속 펄스 레이저의 구성과 출력 특성. [그림 3] 본 연구진에 의해 구현된 레이저 특성과 기존 타그룹에서 보고된 특성의 비교. 월등히 높은 펄스 에너지를 달성함. 괄호 한의 번호는 각각 원 논문에 기재된 참고문헌 번호임.

- 결함 유발 전사과정 없이 광소자 표면에서 직접 3차원 그래핀 균일하게 합성 - 뛰어난 광특성에도 형상제어 어렵던 그래핀 한계 극복…초고속 광컴퓨터 구현 청신호 메타버스, 마이데이터, 자율주행, AI, 5G 등의 첨단기술이 일상화되는 초연결 시대 실현에는 전제조건이 있다. 폭증하는 데이터 수요를 감당할 초고속 컴퓨팅 기술이다. 이에 따라 전 세계적으로 고집적화에 한계를 보이는 실리콘 반도체를 대체할 신소자 개발이 한창이다. 전기신호 대신 빛으로 데이터를 처리하는 ‘광소자’가 대표적이다. 현재 광소자 개발에는 나노소재, 그중에서도 특히 광학적 특성이 뛰어난 그래핀 도입 시도가 활발하지만 풀어야 할 숙제가 있다. 원자 한 층 수준의 얇은 그래핀을 형태가 복잡한 3차원 광소자 기판으로 옮기는 과정에서 구조적 손상이 발생해 그래핀 특유의 광신호 제어기능이 약화된다는 것이다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진)은 광전소재연구단 송용원 박사팀이 한국기계연구원(KIMM, 원장 박상진) 최지연 박사팀과 함께 그래핀 결정의 결손을 초래하는 전사공정 없이 광소자의 미세구조 표면에서 직접 3차원 그래핀을 균일하게 합성하는 기술을 개발했다고 밝혔다. 또한 실험을 통해 대상 물체의 표면에서 합성된 그래핀과 광신호에 사용되는 레이저의 성공적인 상호작용이 증명되어 광학적 기능을 극대화한 광소자 개발과 집적화에 큰 진전이 기대되고 있다. 탄소 원자들이 육각형 격자구조를 이루는 그래핀은 높은 물리·전기·광학적 특성으로 꿈의 소재라 불린다. 특히 광학적 비선형성이 뛰어나 펨토초(1000조분의 1초) 수준의 매우 빠른 레이저 펄스 광원 형성, 빛에 신호를 싣는 광변조기, 초고속 광스위치 등의 제작에 효과적으로 사용할 수 있다. 그래핀은 일반적으로 구리나 니켈 등의 금속 촉매 표면에서 합성해 코팅과 에칭(etching) 등을 포함하는 전사(transfer) 과정을 거쳐 목표 기재의 표면으로 옮겨진다. 그런데 이런 전사 과정에서 발생하는 불순물 유입, 구조 붕괴 등의 그래핀 품질 저하가 최종적인 소자 성능에 악영향을 미친다. 또한 그래핀은 2차원 평면구조라는 특성 탓에 광소자의 복잡하고 미세한 형상에 맞춰 균일하게 코팅하는 데 어려움이 컸다. 이에 따라 기존에는 레이저의 진행통로 한쪽 면에만 그래핀을 밀착시켜 레이저-그래핀 상호작용을 유도하는 연구가 대부분이었다. 이런 가운데 KIST 연구진은 금속 촉매 대신 세라믹 촉매를 사용하면 촉매 표면뿐만 아니라 가까운 범위 내에 있는 물체의 표면에서도 3차원 그래핀이 균일하게 합성된다는 사실을 알게 됐다. 촉매에서 분해된 전물질(주로 메탄)이 탄소 원자를 생성하는 과정에서 이 탄소 원자가 근접한 광소자의 표면에 안착하며 그래핀이 형성되고, 특히 복잡한 형상의 광소자 표면 구조를 그대로 따라가며 순차적으로 균일한 그래핀이 합성되는 것을 발견한 것이다. KIST 연구진은 이렇게 개발한 3차원 그래핀 합성 공정의 광소자 응용 효과를 검증하기 위해 광섬유로 실험을 했다. 광섬유는 원통형 유전체 도파관으로 코어와 클래드 층으로 구성돼 있다. 이때 코어로 진행하는 레이저는 상대적으로 두꺼운 클래드 층에 둘러싸여 밖으로 나오지 못하는데, 이 클래드 층을 조금씩 제거해 나가면 코어 내의 레이저가 점차 주위 환경에 반응하게 된다. 이 범위에 그래핀이 있으면 광신호가 제어되는 레이저-그래핀 상호작용이 일어나는 것이다. 이에 따라 연구진은 클래드 한쪽 면에 펨토초 레이저로 마이크로미터 단위의 초미세 우물 구조를 만들고, 우물 입구의 세라믹 촉매 표면에서 시작된 3차원 그래핀 합성이 우물 바닥 면까지 매우 균일하게 이어지며 기대했던 수준의 레이저-그래핀 간 상호작용이 구현됨을 확인했다. 이번 연구를 주도한 송용원 KIST 박사는 “3차원 그래핀의 도입으로 기존 광소자에서 불가능했던 광학적 특성의 구현이 가능해졌다”라며 “미래의 광컴퓨팅뿐만 아니라 전자소자와 광소자의 융합을 통해 더 실감이 나는 메타버스와 인공지능 등 첨단기술에서도 세계시장을 선도하는 중요한 역할을 담당할 것으로 기대한다”라고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 임혜숙) 지원으로 KIST 주요사업과 한국연구재단 기초연구사업으로 수행되었으며, 이번 연구 결과는 나노기술 분야 국제 저널인 ‘ACS Nano’ (IF: 15.881, JCR 분야 상위 6.138%) 최신 호에 게재되었다. *(논문명) Conformal Graphene Directly Synthesized on a Femtosecond Laser-Scribed In-Fiber Microstructure for High-Energy Ultrafast Optical Pulses - (제 1저자) 한국과학기술연구원 시암 우딘 학생연구원 - (교신저자) 한국과학기술연구원 송용원 책임연구원 그림 설명 [그림 1] 광섬유에 형성된 미세 우물구조 확인과, 그 안쪽 표면을 따라 성장된 그래핀의 품질 확인. 레이저와 상호작용시 산란 손실을 최소화 할 수 있는 균일한 품질 구현. [그림 2] 제작된 그래핀 소자에 의해 동작하는 초고속 펄스 레이저의 구성과 출력 특성. [그림 3] 본 연구진에 의해 구현된 레이저 특성과 기존 타그룹에서 보고된 특성의 비교. 월등히 높은 펄스 에너지를 달성함. 괄호 한의 번호는 각각 원 논문에 기재된 참고문헌 번호임.

- 결함 유발 전사과정 없이 광소자 표면에서 직접 3차원 그래핀 균일하게 합성 - 뛰어난 광특성에도 형상제어 어렵던 그래핀 한계 극복…초고속 광컴퓨터 구현 청신호 메타버스, 마이데이터, 자율주행, AI, 5G 등의 첨단기술이 일상화되는 초연결 시대 실현에는 전제조건이 있다. 폭증하는 데이터 수요를 감당할 초고속 컴퓨팅 기술이다. 이에 따라 전 세계적으로 고집적화에 한계를 보이는 실리콘 반도체를 대체할 신소자 개발이 한창이다. 전기신호 대신 빛으로 데이터를 처리하는 ‘광소자’가 대표적이다. 현재 광소자 개발에는 나노소재, 그중에서도 특히 광학적 특성이 뛰어난 그래핀 도입 시도가 활발하지만 풀어야 할 숙제가 있다. 원자 한 층 수준의 얇은 그래핀을 형태가 복잡한 3차원 광소자 기판으로 옮기는 과정에서 구조적 손상이 발생해 그래핀 특유의 광신호 제어기능이 약화된다는 것이다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진)은 광전소재연구단 송용원 박사팀이 한국기계연구원(KIMM, 원장 박상진) 최지연 박사팀과 함께 그래핀 결정의 결손을 초래하는 전사공정 없이 광소자의 미세구조 표면에서 직접 3차원 그래핀을 균일하게 합성하는 기술을 개발했다고 밝혔다. 또한 실험을 통해 대상 물체의 표면에서 합성된 그래핀과 광신호에 사용되는 레이저의 성공적인 상호작용이 증명되어 광학적 기능을 극대화한 광소자 개발과 집적화에 큰 진전이 기대되고 있다. 탄소 원자들이 육각형 격자구조를 이루는 그래핀은 높은 물리·전기·광학적 특성으로 꿈의 소재라 불린다. 특히 광학적 비선형성이 뛰어나 펨토초(1000조분의 1초) 수준의 매우 빠른 레이저 펄스 광원 형성, 빛에 신호를 싣는 광변조기, 초고속 광스위치 등의 제작에 효과적으로 사용할 수 있다. 그래핀은 일반적으로 구리나 니켈 등의 금속 촉매 표면에서 합성해 코팅과 에칭(etching) 등을 포함하는 전사(transfer) 과정을 거쳐 목표 기재의 표면으로 옮겨진다. 그런데 이런 전사 과정에서 발생하는 불순물 유입, 구조 붕괴 등의 그래핀 품질 저하가 최종적인 소자 성능에 악영향을 미친다. 또한 그래핀은 2차원 평면구조라는 특성 탓에 광소자의 복잡하고 미세한 형상에 맞춰 균일하게 코팅하는 데 어려움이 컸다. 이에 따라 기존에는 레이저의 진행통로 한쪽 면에만 그래핀을 밀착시켜 레이저-그래핀 상호작용을 유도하는 연구가 대부분이었다. 이런 가운데 KIST 연구진은 금속 촉매 대신 세라믹 촉매를 사용하면 촉매 표면뿐만 아니라 가까운 범위 내에 있는 물체의 표면에서도 3차원 그래핀이 균일하게 합성된다는 사실을 알게 됐다. 촉매에서 분해된 전물질(주로 메탄)이 탄소 원자를 생성하는 과정에서 이 탄소 원자가 근접한 광소자의 표면에 안착하며 그래핀이 형성되고, 특히 복잡한 형상의 광소자 표면 구조를 그대로 따라가며 순차적으로 균일한 그래핀이 합성되는 것을 발견한 것이다. KIST 연구진은 이렇게 개발한 3차원 그래핀 합성 공정의 광소자 응용 효과를 검증하기 위해 광섬유로 실험을 했다. 광섬유는 원통형 유전체 도파관으로 코어와 클래드 층으로 구성돼 있다. 이때 코어로 진행하는 레이저는 상대적으로 두꺼운 클래드 층에 둘러싸여 밖으로 나오지 못하는데, 이 클래드 층을 조금씩 제거해 나가면 코어 내의 레이저가 점차 주위 환경에 반응하게 된다. 이 범위에 그래핀이 있으면 광신호가 제어되는 레이저-그래핀 상호작용이 일어나는 것이다. 이에 따라 연구진은 클래드 한쪽 면에 펨토초 레이저로 마이크로미터 단위의 초미세 우물 구조를 만들고, 우물 입구의 세라믹 촉매 표면에서 시작된 3차원 그래핀 합성이 우물 바닥 면까지 매우 균일하게 이어지며 기대했던 수준의 레이저-그래핀 간 상호작용이 구현됨을 확인했다. 이번 연구를 주도한 송용원 KIST 박사는 “3차원 그래핀의 도입으로 기존 광소자에서 불가능했던 광학적 특성의 구현이 가능해졌다”라며 “미래의 광컴퓨팅뿐만 아니라 전자소자와 광소자의 융합을 통해 더 실감이 나는 메타버스와 인공지능 등 첨단기술에서도 세계시장을 선도하는 중요한 역할을 담당할 것으로 기대한다”라고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 임혜숙) 지원으로 KIST 주요사업과 한국연구재단 기초연구사업으로 수행되었으며, 이번 연구 결과는 나노기술 분야 국제 저널인 ‘ACS Nano’ (IF: 15.881, JCR 분야 상위 6.138%) 최신 호에 게재되었다. *(논문명) Conformal Graphene Directly Synthesized on a Femtosecond Laser-Scribed In-Fiber Microstructure for High-Energy Ultrafast Optical Pulses - (제 1저자) 한국과학기술연구원 시암 우딘 학생연구원 - (교신저자) 한국과학기술연구원 송용원 책임연구원 그림 설명 [그림 1] 광섬유에 형성된 미세 우물구조 확인과, 그 안쪽 표면을 따라 성장된 그래핀의 품질 확인. 레이저와 상호작용시 산란 손실을 최소화 할 수 있는 균일한 품질 구현. [그림 2] 제작된 그래핀 소자에 의해 동작하는 초고속 펄스 레이저의 구성과 출력 특성. [그림 3] 본 연구진에 의해 구현된 레이저 특성과 기존 타그룹에서 보고된 특성의 비교. 월등히 높은 펄스 에너지를 달성함. 괄호 한의 번호는 각각 원 논문에 기재된 참고문헌 번호임.

<span style="color: rgb(51, 51, 51); font-family: 나눔고딕코딩, NanumGothicCoding, sans-serif; font-size: 14pt;" malgun="" gothic",="" 돋움,="" dotum,="" sans-serif;="" font-size:="" 16px;="" letter-spacing:="" -0.4px;="" text-align:="" justify;"="">축구대표팀이 10연속 월드컵 본선 진출에 성공했다. 2002 한일월드컵을 기억하기에 월드컵은 축구대회 이상의 의미가 있다. 한일 공동개최가 결정된 이듬해인 1996년 한국은 최대 외환위기를 맞았다. 국가부도를 막기 위해 경제적 주권까지 포기하며 195억달러의 IMF 구제금융을 받아야만 했다. 금 모으기 운동과 뼈를 깎는 구조조정으로 IMF 차관을 조기상환하며 2001년 8월 IMF 관리에서 벗어났다. 하지만 심리적 상처는 깊었고 땅에 떨어진 자존심 회복은 더디기만 했다. <br style="color: rgb(51, 51, 51); font-family: 맑은고딕, " malgun="" gothic",="" 돋움,="" dotum,="" sans-serif;="" font-size:="" 16px;="" letter-spacing:="" -0.4px;="" text-align:="" justify;"=""><span style="color: rgb(51, 51, 51); font-family: 나눔고딕코딩, NanumGothicCoding, sans-serif; font-size: 14pt;" malgun="" gothic",="" 돋움,="" dotum,="" sans-serif;="" font-size:="" 16px;="" letter-spacing:="" -0.4px;="" text-align:="" justify;"="">2002년 대표팀을 맡은 히딩크 감독은 선후배 간의 위계질서가 소통을 방해한다고 봤다. 선후배를 섞고 서로 이름을 부르게 했다. "명보야 밥 먹자." 지금도 회자되는 이천수 선수의 일화는 기적을 몰고온 나비의 날갯짓이었다. 대표팀은 4강이라는 성적을 거뒀다. 기적은 경기장을 넘어 퍼져나갔다. 2000만명이 참여한 거리응원에서 사고는 물론 쓰레기 하나 남기지 않았다. 대한민국은 경기장 안팎에서 세계를 감동시키며 한일월드컵의 주인공으로 우뚝 섰다. 경제위기의 상흔을 깨끗이 떨쳐내는 순간이었다.<br style="color: rgb(51, 51, 51); font-family: 맑은고딕, " malgun="" gothic",="" 돋움,="" dotum,="" sans-serif;="" font-size:="" 16px;="" letter-spacing:="" -0.4px;="" text-align:="" justify;"=""><br style="color: rgb(51, 51, 51); font-family: 맑은고딕, " malgun="" gothic",="" 돋움,="" dotum,="" sans-serif;="" font-size:="" 16px;="" letter-spacing:="" -0.4px;="" text-align:="" justify;"=""><span style="color: rgb(51, 51, 51); font-family: 나눔고딕코딩, NanumGothicCoding, sans-serif; font-size: 14pt;" malgun="" gothic",="" 돋움,="" dotum,="" sans-serif;="" font-size:="" 16px;="" letter-spacing:="" -0.4px;="" text-align:="" justify;"="">20년이 지난 2022년 한국은 세계 10위 경제대국이다. 원조받던 나라에서 원조하는 나라가 된 지도 10여 년이다. K팝과 K드라마는 세계를 휩쓴다. 유엔무역개발회의(UNCTAD)는 한국을 선진국으로 격상했다. 1964년 UNCTAD 설립 이후 첫 사례다. 하지만 '축적의 길'을 제시한 이정동 서울대 교수는 안주할 때가 아니라고 경고한다. 최고 수준의 자체기술을 보유했다지만 아직 한국 고유의 선도기술이 없음을 지적했다.<br style="color: rgb(51, 51, 51); font-family: 맑은고딕, " malgun="" gothic",="" 돋움,="" dotum,="" sans-serif;="" font-size:="" 16px;="" letter-spacing:="" -0.4px;="" text-align:="" justify;"=""><br style="color: rgb(51, 51, 51); font-family: 맑은고딕, " malgun="" gothic",="" 돋움,="" dotum,="" sans-serif;="" font-size:="" 16px;="" letter-spacing:="" -0.4px;="" text-align:="" justify;"=""><span style="color: rgb(51, 51, 51); font-family: 나눔고딕코딩, NanumGothicCoding, sans-serif; font-size: 14pt;" malgun="" gothic",="" 돋움,="" dotum,="" sans-serif;="" font-size:="" 16px;="" letter-spacing:="" -0.4px;="" text-align:="" justify;"="">선도기술 없는 선진국 위상은 위태롭다. 영국 경제경영연구소(CEBR)는 한국 경제가 2026년에는 브라질, 2036년에는 인도네시아와 러시아에 추월당할 것으로 봤다. 이미 시작된 생산인구 감소, 격화하는 기술패권 전쟁 등 악재가 즐비한 상황이다. 선진국을 넘어 선도기술을 보유한 선도국가로 나아감은 선택이 아닌 필수다.<br style="color: rgb(51, 51, 51); font-family: 맑은고딕, " malgun="" gothic",="" 돋움,="" dotum,="" sans-serif;="" font-size:="" 16px;="" letter-spacing:="" -0.4px;="" text-align:="" justify;"=""><br style="color: rgb(51, 51, 51); font-family: 맑은고딕, " malgun="" gothic",="" 돋움,="" dotum,="" sans-serif;="" font-size:="" 16px;="" letter-spacing:="" -0.4px;="" text-align:="" justify;"=""><span style="color: rgb(51, 51, 51); font-family: 나눔고딕코딩, NanumGothicCoding, sans-serif; font-size: 14pt;" malgun="" gothic",="" 돋움,="" dotum,="" sans-serif;="" font-size:="" 16px;="" letter-spacing:="" -0.4px;="" text-align:="" justify;"="">선도국가 경쟁에서는 성공을 보장하는 판단과 발전경로를 엿볼 기회가 없다. 선도기술을 확보하기 위한 과정에서 맞닥뜨리게 될 결정적 선택의 순간에 도움을 줄 준거가 절실하다. 무엇에 도전할 것인가. 과정에서 지켜야 할 것은 무엇인가. 성과의 잠재가치를 어떻게 극대화하고 실현할 것인가. 인문사회와 과학기술 간 히딩크식 대담한 소통이 필요한 3가지 물음이다.<br style="color: rgb(51, 51, 51); font-family: 맑은고딕, " malgun="" gothic",="" 돋움,="" dotum,="" sans-serif;="" font-size:="" 16px;="" letter-spacing:="" -0.4px;="" text-align:="" justify;"=""><br style="color: rgb(51, 51, 51); font-family: 맑은고딕, " malgun="" gothic",="" 돋움,="" dotum,="" sans-serif;="" font-size:="" 16px;="" letter-spacing:="" -0.4px;="" text-align:="" justify;"=""><span style="color: rgb(51, 51, 51); font-family: 나눔고딕코딩, NanumGothicCoding, sans-serif; font-size: 14pt;" malgun="" gothic",="" 돋움,="" dotum,="" sans-serif;="" font-size:="" 16px;="" letter-spacing:="" -0.4px;="" text-align:="" justify;"="">먼저 인간의 본성을 다루는 인문사회 융합은 광활한 지(知)의 최전선에서 나침반이 된다. 우리 사회, 국가, 인류가 무엇을 원하고 필요한지를 알려준다. 과학기술로만 해결할 수 없었던 현안을 해결할 방안을 제공한다. 기술의 기대효과를 극대화하고 부정적인 영향을 최소화할 길의 모색을 돕는다. 근본적으로 이 연구를 할 것이냐는 질문에 답한다.<br style="color: rgb(51, 51, 51); font-family: 맑은고딕, " malgun="" gothic",="" 돋움,="" dotum,="" sans-serif;="" font-size:="" 16px;="" letter-spacing:="" -0.4px;="" text-align:="" justify;"=""><br style="color: rgb(51, 51, 51); font-family: 맑은고딕, " malgun="" gothic",="" 돋움,="" dotum,="" sans-serif;="" font-size:="" 16px;="" letter-spacing:="" -0.4px;="" text-align:="" justify;"=""><span style="color: rgb(51, 51, 51); font-family: 나눔고딕코딩, NanumGothicCoding, sans-serif; font-size: 14pt;" malgun="" gothic",="" 돋움,="" dotum,="" sans-serif;="" font-size:="" 16px;="" letter-spacing:="" -0.4px;="" text-align:="" justify;"="">인문사회의 오랜 고찰의 결과는 연구자의 사회적 책임을 지키는 기준이 된다. 아무리 훌륭한 연구성과라도 연구의 진실성과 생명체 연구의 윤리 등을 준수하지 않았다면 선도기술로 인정받을 수 없음은 글로벌 규범이 된 지 오래다. 줄기세포 연구에서 뼈아픈 경험을 되풀이할 순 없다. 선도기술을 개발하는 과정은 윤리적 올바름에 한 치의 양보 없이 엄격해야 한다.<br style="color: rgb(51, 51, 51); font-family: 맑은고딕, " malgun="" gothic",="" 돋움,="" dotum,="" sans-serif;="" font-size:="" 16px;="" letter-spacing:="" -0.4px;="" text-align:="" justify;"=""><br style="color: rgb(51, 51, 51); font-family: 맑은고딕, " malgun="" gothic",="" 돋움,="" dotum,="" sans-serif;="" font-size:="" 16px;="" letter-spacing:="" -0.4px;="" text-align:="" justify;"=""><span style="color: rgb(51, 51, 51); font-family: 나눔고딕코딩, NanumGothicCoding, sans-serif; font-size: 14pt;" malgun="" gothic",="" 돋움,="" dotum,="" sans-serif;="" font-size:="" 16px;="" letter-spacing:="" -0.4px;="" text-align:="" justify;"="">마지막으로 미래기술이라 해서 잠재가치가 언제나 발현하는 것은 아니다. 올해 초 IBM은 주목받던 의료 인공지능 '왓슨헬스'를 큰 성과 없이 매각했다. 화려한 기술에 매몰돼 사람을 잊은 것은 아닌지 타산지석으로 삼아야 한다. 미래기술에 우리 삶과 사회를 짜 맞출 수도 없다. 인류의 행복과 가치에 부합하도록 기술에 사람의 온기를 불어넣는 인문사회의 역할이 필수다.<br style="color: rgb(51, 51, 51); font-family: 맑은고딕, " malgun="" gothic",="" 돋움,="" dotum,="" sans-serif;="" font-size:="" 16px;="" letter-spacing:="" -0.4px;="" text-align:="" justify;"=""> <span style="color: rgb(51, 51, 51); font-family: 나눔고딕코딩, NanumGothicCoding, sans-serif; font-size: 14pt;" malgun="" gothic",="" 돋움,="" dotum,="" sans-serif;="" font-size:="" 16px;="" letter-spacing:="" -0.4px;="" text-align:="" justify;"="">선도국가라는 최고봉의 입구에 자리한 선진국 베이스캠프에 도착했다. 미래는 등반가와 셰르파 역할을 서로 바꾸며 도전에 나서는 인문사회와 과학기술에 있다. <span style="color: rgb(51, 51, 51); font-family: 나눔고딕코딩, NanumGothicCoding, sans-serif; font-size: 14pt;" malgun="" gothic",="" 돋움,="" dotum,="" sans-serif;="" font-size:="" 16px;="" letter-spacing:="" -0.4px;="" text-align:="" justify;"=""> 출처 : 머니투데이(https://news.mt.co.kr/mtview.php?no=2022020813051457550)

안녕하십니까. KIST에서 문의주신 내용 관련 진행중인 연구가 없어 답변이 어려운 점 양해해주시기 바랍니다. 감사합니다.

- 생체 재료를 이용한 스마트 나노의약, 난치성 질환 유전자 변형 줄기세포 치료제 개발 - 당뇨 진단 및 합병증 치료 약물전달시스템이 장착된 스마트 콘택트렌즈 개발 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진)은 제 24회 송곡과학기술상 『신소재개발 분야』 수상자로 포항공과대학교(POSTECH, 총장 김무환) 신소재공학과 한세광 교수가 선정됐다고 밝혔다. 2월 10일(목), KIST 서울 성북구 본원에서 개최될 제 56회 KIST 개원기념식에서 한세광 교수에게 상금 2,000만원이 수여될 예정이다. 1)송곡과학기술상은 송곡(松谷) 최형섭 박사(KIST 초대 소장, 과학기술처 장관 역임)의 업적을 기리고자 1999년에 제정되었다. 세계 정상수준의 신소재를 개발하였거나 국가과학기술 정책에 관한 학문적 연구 및 연구관리에 대한 방안을 제시하여 국가과학기술 및 산업경제 발전에 크게 기여한 과학기술자를 발굴하여 시상하고 있다. 한세광 교수는 생체 재료를 이용한 스마트 나노의약 4건의 상업화를 이뤄냈으며, 생체고분자 하이드로젤을 이용해 난치성 질환 유전자 변형 줄기세포 치료제를 개발하여 상업화를 추진 중이다. 이 외에도 당뇨 진단 및 합병증 치료 약물전달시스템이 장착된 스마트 콘택트렌즈를 개발하여 차세대 스마트 웨어러블 의료기기의 학문적, 산업적 발전에 기여했다. 이러한 스마트 웨어러블 의료기기에 관한 혁신적 융합연구를 바탕으로 차세대 스마트 의료기기 및 바이오·의료 분야의 학술적, 산업적 발전에 크게 기여하여 제 24회 송곡과학기술상 수상자로 최종 선정되었다, 한세광 교수는 “개발한 스마트 콘택트렌즈는 당뇨 환자를 위해 혈당을 측정하고 투약까지 할 수 있다.”라며 “신소재 및 스마트 웨어러블 의료기기에 대한 융합연구를 통해 여러 질환의 진단 및 치료가 동시에 가능한 기술 개발을 꾸준히 이어나갈 것”이라고 수상소감을 밝혔다.

- 생체내외 효능 검증 통한 식의약 통합 산업화 천연물 후보 물질 도출 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진)은 7일(월) KIST 강릉 천연물연구소에서 광동제약(대표이사 최성원)과 천연물 생체 내외 효능 검증을 통한 식의약 통합 천연물 후보 물질 도출 및 산업화를 위한 기술이전 조인식 및 공동 연구개발을 위한 링킹랩(Linking Lab) 개소식을 개최했다고 밝혔다. KIST 천연물소재연구센터 정상훈 박사팀은 잇몸 건강, 관절 건강, 면역기능 건강 기능성에 대해 100종 이상의 천연물 추출물로부터 각 기능성에 대해 생체 외 효능을 검증, 식의약 통합 천연물 후보 소재를 발굴하였다. 관련 기술을 산업화하기 위해 광동제약에 기술이전하고, 공동연구실인 링킹랩을 구축하였다. 링킹랩은 KIST가 기술이전 계약을 체결한 기업이 첨단기술을 상용화하는 과정을 적극적으로 지원하기 위해 2021년 시작한 사업이다. 기술 수요자와 공급자가 같은 연구실에서 공동으로 연구함으로써 공급자는 적극적으로 기술 개발을 지원하고, 수요자는 연구역량을 강화할 수 있게 해 상용화 가능성을 높일 수 있다. KIST는 이번 광동제약과의 링킹랩 사업을 통해 잇몸 건강, 관절 건강, 면역기능 건강 기능성 후보 소재에 대한 협력 연구를 수행하고 이들 후보 소재에 대한 추가 기능성을 발굴해 나갈 예정이다. 공동연구팀은 생체 내 효능 검증을 진행하고 `22년 내 인체적용시험 전(前)단계를 완료할 예정이다. 또한, KIST와 광동제약은 본 연구개발 과정 이후에도 다양한 천연물로부터 의약품 개발을 위한 전(前)임상연구를 지속적으로 협력하기로 하였다. KIST 윤석진 원장은 “그동안 기초연구가 산업화로 이어지는데 주요 장애요인은 시장에서 요구되는 요소기술에 대해 기업과 연구기관 간의 간극, 그리고 소통의 문제였다.”라며, “KIST는 기업 수요중심 공동연구를 통해 연구성과와 산업화의 간극을 최소화 하고, 기술의 산업화 성공 가능성을 극대화할 수 있도록 지원을 아끼지 않겠다.”라고 밝혔다. 광동제약 관계자는 “새로운 가치를 창출하여 고객의 건강한 삶에 기여한다’는 경영이념을 바탕으로 식의약 통합 천연물 소재 발굴/육성과 산업화를 위하여 KIST와 협력하여 끊임없는 노력을 기울일 것”이라고 전했다. KIST 연구팀은 천연물 식의약품 개발관련 오랜 연구를 통해 개별인정형 건강기능식품 인체적용시험을 수 차례 성공하고, 천연물의약품 임상 승인, 천연물 원료의약품 등록 등 기초원천기술부터 산업화 연구까지 관련 분야에서 전단계의 우수한 기술력을 보유하고 있다. 광동제약은 한방의 과학화를 이념으로 설립되어 1963년 창업 시점부터 한방의약품인 경옥고 처방을 현대화하고 우황청심원 등 다수의 천연물 제제 효능을 논문을 통해 입증한 바 있다. 회사측은 이러한 노하우와 GMP 설비 등을 바탕으로 KIST와 소재를 발굴하고 제품화시키는 데 기여할 수 있을 것으로 기대하고 있다.

안녕하세요. 재직 당시 신분에 따라 아래 담당부서에 문의해주시기 바랍니다. - 정규직/별정직: 인사경영팀(02-958-6304/kja@kist.re.kr) - 학연: 학연운영팀(02-958-6018/chois@kist.re.kr) - KIST스쿨: 사무국(02-958-6032/rmhec@kist.re.kr) 감사합니다.