- KIST, 6개 참여대학과 선도적 모델의 학·연 특화 프로그램 운영 - 올해 4회째, 공동융합연구 교류 및 인재양성 성과의 장 마련 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권)은 20일(수) 오후 1시 KIST 서울 본원에서 학연특화과정을 공동으로 운영하고 있는 대학들*과 함께 출연(연)과 대학의 공동융합연구 활성화 및 창의/융합형 과학기술인재 육성을 위해 제4회 ‘2019 학？연 융합 컨퍼런스’를 개최했다고 밝혔다. * 참여대학 : 고려대, 경희대, 연세대, 국민대, 건국대, 한양대 이번 2019 학/연 융합 컨퍼런스는 ‘Convergence Research and the Cultivation of Global S&T(Science Training Leaders)’라는 주제로 김도연 서울대학교 명예교수(前 포항공대 총장)의 기조강연을 필두로 총 18명의 학연교수들이 연구 분야별(BT, NT, ET 융합) 강연을 진행했다. 또한 학생들은 총 79편의 연구 포스터를 발표하여 그동안의 공동 융합연구의 성과를 교류하고 활발한 학술적 소통의 장을 열었다. 이번 컨퍼런스를 주관한 KIST 김상경 대외협력본부장은 “KIST와 협력대학이 함께 운영하는 학연특화과정은 사회문제 해결형 융·복합 연구의 성공적 수행과 세계적 과학기술 인재 육성을 목적으로 공동연구, 공동교육에 중점을 두고 있다.”고 말했다. KIST 이병권 원장은 “올해 4회를 맞는 컨퍼런스를 통해 4차 산업혁명의 실제적 적용과 대비를 위한 인재양성 방안 기획 등 학연특화프로그램의 전략 및 발전방안을 모색하는 계기가 되길 기대한다.”고 밝혔다. KIST는 2013년 고려대를 시작으로 현재 6개 대학과 학연교수제를 공동 운영해오고 있다. 학연교수제란 ‘산업교육진흥 및 산학연협력촉진에 관한 법률’에 따라 국책연구소와 대학 간 인력의 공동 활용으로 공동연구 및 교육을 활성화하기 위해, 학연교수로 선발되는 우수 교원 및 연구원은 양 기관에 동시에 소속되어 전임급으로 근무하면서 융·복합연구와 인력양성을 공동으로 추진하는 제도이다.

- 세계 최초로 나노기름뜰채(Oil-Scooper)를 이용한 해양오염 방제기술 개발 - 유수분리 기술 상용화로 글로벌 해양오염 방제시장 진출 기대 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권)과 청수인더스트리㈜(대표이사 오계동)는 12월 13일(수) KIST 서울본원에서 ‘나노구조체 이용 유수분리 기술’에 대한 기술이전 및 사업화 협력을 위한 선급기술료 총 12억 원(경상기술료 3% 별도)의 기술이전 조인식을 가졌다. 본 성과는 KIST 계산과학연구센터 문명운 박사(센터장) 연구팀이 개발한 기술로서, 과학기술정보통신부 지원으로 KIST 기관고유사업과 해양경찰청(청장 박경민)의 ‘해양오염 및 해양경비지원기술 개발 사업’ 연구과제로 수행되었다. KIST 문명운 박사팀이 개발한 유수분리 기술은 대면적 나노구조화 기술을 통해 곡면 형태의 뜰채에 물은 통과하고 기름은 투과하지 못하는 ‘나노기름뜰채’를 개발하여 유출된 기름을 직접 현장에서 제거할 수 있는 기술이다. 이번 신개념 고효율 방제기술은 다공성 친수 소재 표면에 플라즈마 공법을 이용하여 고종횡비를 가지는 나노구조체를 형성하는 공법이 핵심이다. 나노구조체가 형성된 기름뜰채의 표면이 물과 먼저 결합해 물막을 만들게 되면 중력에 의해 물은 뜰채 구멍 사이로 빠져나가지만 기름은 구멍기공을 통과하지 못하는 원리를 이용하여 기름만 쉽게 제거할 수 있는 기술이다. 이 기술은 해양에서 빈번하게 발생하는 기름 유출사고로 인한 심각한 환경오염 및 경제적 손실을 줄일 수 있는 효율적인 방법으로, 무동력인데다 사용 편의성이 매우 높고 분리한 기름을 재사용할 수 있는 획기적인 해양오염방제기술로 평가된다. KIST는 이번 조인식을 통해서 세계적인 환경규제에 부합하는 신기술 개발과 함께 청수인더스트리㈜의 상용화 전략을 바탕으로 2020년 기준 세계적으로 약 134억 달러(약 15조 2,000억 원), 국내 약 8,000억 원 규모로 성장할 것으로 전망되는 해양방제시장에서의 사업화 성과를 창출해 나갈 예정이다. KIST 이병권 원장은 “전 세계적으로 해양방제기술에 대한 수요와 필요성이 증대되는 가운데, 이번 기술이전을 발판으로 해양오염을 획기적인 기술로 극복하고 기름유출의 경제적 손실을 줄이는 등 다양한 분야에서 활용되어 고부가가치를 창출할 것으로 예상한다.”고 말했다. 또한 청수인더스트리㈜의 오계동 대표이사는 “획기적인 KIST의 유수분리 기술을 이전받고 국내 해양오염 방제시장에서의 선두주자가 되기 위해 노력할 것이며 세계적으로 대두되는 사회문제에 기여하기 위해 글로벌 시장 진출에 앞장서도록 노력하겠다.”고 밝혔다.

- 2일(월), KIST, 청정수소 융합연구 분야 석학 영입식 개최 - 청정수소 융합연구 분야의 ‘임무 중심형’,‘국민 체감형’ 성과 창출 기대 한국과학기술연구원(KIST, 원장 오상록)은 청정수소융합연구소에 남석우 박사와 이관영 교수를 새로 영입했다고 발표했다. 남석우 박사는 연료전지 및 화학적 수소저장 분야에서 선도적인 연구를 수행해온 연구자다. 남 박사는 그간 KIST에서 고온 연료전지 기술 수준 향상 및 화합물 수소 저장·추출 원천기술 개발에 크게 기여 해왔으며, 탁월한 연구 역량을 인정받아 과학기술훈장 웅비장을 수상한 바 있다. 이관영 교수는 LOHC 등 화학적 수소저장 분야뿐만 아니라 바이오에너지, 환경촉매 분야에 정통한 연구자다. 그간 바이오매스 전환 촉매 개발, KIST 연구진과 협업한 과산화수소 직접 합성 촉매 설계 등 관련 분야의 리더 연구자로 정평이 나있다. 이 교수는 고려대학교 대학원장 및 연구부총장을 역임하고, SCI(E)급 해외논문에 350편 이상의 논문을 게재하는 등의 탁월한 연구 역량을 인정 받아 과학기술훈장 도약장을 수상한 바 있다. 남석우 박사와 이관영 교수는 수소 저장·추출 및 활용 분야에서의 전문성을 바탕으로 KIST 청정수소융합연구소의 연구 역량을 한층 강화할 것으로 기대된다. 이번 영입을 통해 KIST는 청정 수소 기술의 혁신과 임무중심형 연구개발(R&D) 전환을 가속화할 예정이다. 남석우 박사는 “청정수소융합연구소의 PM(Project Manager)으로서 KIST만의 임무를 설정하고 관련 연구팀을 구성하여 임무를 수행할 계획이며, 수요자 관점에서 실증 연구를 진행하여 국민이 체감할 수 있는 성과를 창출하겠다”라고 포부를 밝혔다. 이관영 교수는 “KIST 내부 역량을 결집하여 수소에너지 분야에서 세계적 수준의 연구를 수행하겠다”고 강조했다. 오상록 KIST 원장은 “KIST가 지향하는 청정수소융합연구소의 연구 역량 강화를 위해 남석우 박사와 이관영 교수를 모시게 되었고, 두 박사님의 영입을 통해 KIST가 청정수소 융합연구 분야에서 세계적 수준의 성과를 이뤄 나가기를 기대한다”고 전했다. 사진1. (좌측부터) 이관영 교수. 오상록 KIST 원장. 남석우 박사가 석학급 연구원 영입식을 마치고 기념촬영을 하고 있다.

KIST, 초고색재현 풀컬러 발광 상향변환 나노입자 기술 개발 - 고색재현율을 보이는 코어@다중쉘 구조의 상향변환 나노입자 개발 - 단일 나노입자로 RGB 발광 구현, 디스플레이·보안 분야 혁신 기대 한국과학기술연구원(KIST, 원장 오상록) 극한물성소재연구센터 장호성 박사 연구팀은 중심에 있는 코어 입자를 여러 층의 쉘이 둘러싼 다층 구조 형태인 코어@다중쉘 나노구조를 도입하고, 적외선 파장을 조절해 단일 입자에서 고색순도의 RGB 발광을 구현할 수 있는 상향변환 나노입자 기술을 개발했다. 발광 소재는 스스로 빛을 내는 재료로, TV, 태블릿, 모니터, 스마트폰 등 다양한 디스플레이 기기에 사용되어 우리가 다양한 이미지와 영상을 볼 수 있게 한다. 그러나 기존의 2차원 평면 디스플레이는 현실 세계의 3차원 입체감을 완전히 전달하기 어려워, 깊이감 표현에 한계가 있다. 영화 '아바타(Avatar)'는 3D 영상으로 큰 관심을 받았지만, 관객들은 입체감을 느끼기 위해 특수 안경을 착용해야만 했고, 이러한 불편함을 해소하기 위해 무안경 3D 디스플레이가 개발됐지만, 이는 시청자의 눈에 피로를 주는 단점이 있었다. 이러한 문제를 해결하고자 3차원 체적 디스플레이(3D volumetric display) 기술이 연구되고 있다. 이는 3차원 공간에 입체적인 영상 정보를 구현하는 차세대 디스플레이 기술로, 이를 위해 적외선을 흡수하여 가시광선을 발광하는 상향변환 나노입자가 필요하다. 특히, 하나의 입자에서 빛의 삼원색인 적색(R), 녹색(G), 청색(B)을 모두 발광할 수 있는 나노입자가 필요하지만, 기존 소재는 하나의 입자에서 하나의 색만 발광하거나, R/G/B 발광이 가능하더라도 밝기가 약하거나 색순도가 낮아 색재현 범위가 제한적이었다. KIST 연구진은 코어와 쉘의 물질 조성을 제어해 각각 R/G/B 발광을 유도했으며, 세 가지 파장의 적외선을 적용해 각 파장에 따라 R/G/B 발광이 나타나도록 했다. 특히, 코어에서 녹색, 안쪽 쉘에서 적색, 바깥쪽 쉘에서 청색 발광이 나타나도록 설계해 단일 입자에서 높은 색순도와 강한 발광 강도의 R/G/B 발광을 구현했다. 연구진이 개발한 나노입자는 동시에 여러 파장의 적외선을 적용하면 다양한 색을 구현할 수 있으며, 이를 통해 NTSC 색공간의 94.2%, sRGB 색공간의 133%에 달하는 넓은 색재현 범위를 달성했다. 또한, 이 나노입자를 투명 고분자 복합체와 혼합해 다양한 컬러 이미지를 디스플레이함으로써 상향변환 나노입자를 이용한 3D 체적 디스플레이 구현 가능성을 제시했다. KIST 장호성 박사는 "적외선을 흡수해 고색재현 풀컬러 발광을 나타낼 수 있는 상향변환 나노입자는 진정한 3D 영상을 볼 수 있는 3D 체적 디스플레이의 상용화를 가능하게 할 것이며, 디스플레이 분야뿐만 아니라 위조와 변조를 막을 수 있는 보안용 소재로도 활용할 수 있을 것"이라고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 유상임)의 지원을 받아 KIST 주요사업 및 중견연구자지원사업(NRF-2022R1A2C2005943), 산업통상자원부(장관 안덕근)의 지원을 받아 알키미스트프로젝트(20193091010240) 및 소재부품기술개발사업(RS-2024-00433146)으로 수행됐다. 이번 연구 성과는 국제 학술지 「Advanced Functional Materials」 (IF 18.5, JCR 분야 4.1%) 최신 호에 게재됐으며, Frontispiece로 선정됐다. * (논문명) Multicolor Fine-Tunable Upconversion Luminescence from a Single Nanoparticle for Full-Color Displays with a Wide Color Gamut [그림 1] 균일한 크기, 모양을 가지는 코어@다중쉘 상향변환 나노입자 합성 (좌) 코어@다중쉘 나노입자의 전자현미경 사진 (우) 코어@다중쉘 나노구조 모식도 및 확대한 나노입자 사진 [그림 2] 코어@다중쉘 상향변환 나노입자로부터 다양한 발광색 구현 (좌) 코어@다중쉘 상향변환 나노입자로부터 나타나는 R/G/B 발광을 통해 구현되는 색재현 범위와 NTSC 및 sRGB 색영역을 보여주는 색도도(chromaticity diagram) (우) 합성된 코어@다중쉘 상향변환 나노입자가 분산된 용액에 세 가지 파장의 적외선 및 세 가지 파장을 조합한 적외선을 인가할 때 나타나는 발광 사진. 이로부터 본 연구를 통해 개발된 상향변환 나노입자로부터 다양한 발광색이 구현된다는 것을 알 수 있음. [그림 3] 코어@다중쉘 상향변환 나노입자-고분자 복합체로부터 디스플레이된 컬러 이미지 사진 (좌측 상단) 코어@다중쉘 상향변환 나노입자를 polydimethylsiloxane(PDMS) 고분자에 분산하여 합성한 투명 고분자 복합체 사진 (우) 코어@다중쉘 상향변환 나노입자-PDMS 고분자 복합체에 적외선을 인가할 때 구현된 다양한 컬러 이미지 사진들. 적외선 광원과 상향변환 나노입자-고분자 복합체로부터 원하는 모양의 컬러 디스플레이 구현이 가능함을 보여주는 사진임.

KIST, 초고색재현 풀컬러 발광 상향변환 나노입자 기술 개발 - 고색재현율을 보이는 코어@다중쉘 구조의 상향변환 나노입자 개발 - 단일 나노입자로 RGB 발광 구현, 디스플레이·보안 분야 혁신 기대 한국과학기술연구원(KIST, 원장 오상록) 극한물성소재연구센터 장호성 박사 연구팀은 중심에 있는 코어 입자를 여러 층의 쉘이 둘러싼 다층 구조 형태인 코어@다중쉘 나노구조를 도입하고, 적외선 파장을 조절해 단일 입자에서 고색순도의 RGB 발광을 구현할 수 있는 상향변환 나노입자 기술을 개발했다. 발광 소재는 스스로 빛을 내는 재료로, TV, 태블릿, 모니터, 스마트폰 등 다양한 디스플레이 기기에 사용되어 우리가 다양한 이미지와 영상을 볼 수 있게 한다. 그러나 기존의 2차원 평면 디스플레이는 현실 세계의 3차원 입체감을 완전히 전달하기 어려워, 깊이감 표현에 한계가 있다. 영화 '아바타(Avatar)'는 3D 영상으로 큰 관심을 받았지만, 관객들은 입체감을 느끼기 위해 특수 안경을 착용해야만 했고, 이러한 불편함을 해소하기 위해 무안경 3D 디스플레이가 개발됐지만, 이는 시청자의 눈에 피로를 주는 단점이 있었다. 이러한 문제를 해결하고자 3차원 체적 디스플레이(3D volumetric display) 기술이 연구되고 있다. 이는 3차원 공간에 입체적인 영상 정보를 구현하는 차세대 디스플레이 기술로, 이를 위해 적외선을 흡수하여 가시광선을 발광하는 상향변환 나노입자가 필요하다. 특히, 하나의 입자에서 빛의 삼원색인 적색(R), 녹색(G), 청색(B)을 모두 발광할 수 있는 나노입자가 필요하지만, 기존 소재는 하나의 입자에서 하나의 색만 발광하거나, R/G/B 발광이 가능하더라도 밝기가 약하거나 색순도가 낮아 색재현 범위가 제한적이었다. KIST 연구진은 코어와 쉘의 물질 조성을 제어해 각각 R/G/B 발광을 유도했으며, 세 가지 파장의 적외선을 적용해 각 파장에 따라 R/G/B 발광이 나타나도록 했다. 특히, 코어에서 녹색, 안쪽 쉘에서 적색, 바깥쪽 쉘에서 청색 발광이 나타나도록 설계해 단일 입자에서 높은 색순도와 강한 발광 강도의 R/G/B 발광을 구현했다. 연구진이 개발한 나노입자는 동시에 여러 파장의 적외선을 적용하면 다양한 색을 구현할 수 있으며, 이를 통해 NTSC 색공간의 94.2%, sRGB 색공간의 133%에 달하는 넓은 색재현 범위를 달성했다. 또한, 이 나노입자를 투명 고분자 복합체와 혼합해 다양한 컬러 이미지를 디스플레이함으로써 상향변환 나노입자를 이용한 3D 체적 디스플레이 구현 가능성을 제시했다. KIST 장호성 박사는 "적외선을 흡수해 고색재현 풀컬러 발광을 나타낼 수 있는 상향변환 나노입자는 진정한 3D 영상을 볼 수 있는 3D 체적 디스플레이의 상용화를 가능하게 할 것이며, 디스플레이 분야뿐만 아니라 위조와 변조를 막을 수 있는 보안용 소재로도 활용할 수 있을 것"이라고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 유상임)의 지원을 받아 KIST 주요사업 및 중견연구자지원사업(NRF-2022R1A2C2005943), 산업통상자원부(장관 안덕근)의 지원을 받아 알키미스트프로젝트(20193091010240) 및 소재부품기술개발사업(RS-2024-00433146)으로 수행됐다. 이번 연구 성과는 국제 학술지 「Advanced Functional Materials」 (IF 18.5, JCR 분야 4.1%) 최신 호에 게재됐으며, Frontispiece로 선정됐다. * (논문명) Multicolor Fine-Tunable Upconversion Luminescence from a Single Nanoparticle for Full-Color Displays with a Wide Color Gamut [그림 1] 균일한 크기, 모양을 가지는 코어@다중쉘 상향변환 나노입자 합성 (좌) 코어@다중쉘 나노입자의 전자현미경 사진 (우) 코어@다중쉘 나노구조 모식도 및 확대한 나노입자 사진 [그림 2] 코어@다중쉘 상향변환 나노입자로부터 다양한 발광색 구현 (좌) 코어@다중쉘 상향변환 나노입자로부터 나타나는 R/G/B 발광을 통해 구현되는 색재현 범위와 NTSC 및 sRGB 색영역을 보여주는 색도도(chromaticity diagram) (우) 합성된 코어@다중쉘 상향변환 나노입자가 분산된 용액에 세 가지 파장의 적외선 및 세 가지 파장을 조합한 적외선을 인가할 때 나타나는 발광 사진. 이로부터 본 연구를 통해 개발된 상향변환 나노입자로부터 다양한 발광색이 구현된다는 것을 알 수 있음. [그림 3] 코어@다중쉘 상향변환 나노입자-고분자 복합체로부터 디스플레이된 컬러 이미지 사진 (좌측 상단) 코어@다중쉘 상향변환 나노입자를 polydimethylsiloxane(PDMS) 고분자에 분산하여 합성한 투명 고분자 복합체 사진 (우) 코어@다중쉘 상향변환 나노입자-PDMS 고분자 복합체에 적외선을 인가할 때 구현된 다양한 컬러 이미지 사진들. 적외선 광원과 상향변환 나노입자-고분자 복합체로부터 원하는 모양의 컬러 디스플레이 구현이 가능함을 보여주는 사진임.

KIST, 초고색재현 풀컬러 발광 상향변환 나노입자 기술 개발 - 고색재현율을 보이는 코어@다중쉘 구조의 상향변환 나노입자 개발 - 단일 나노입자로 RGB 발광 구현, 디스플레이·보안 분야 혁신 기대 한국과학기술연구원(KIST, 원장 오상록) 극한물성소재연구센터 장호성 박사 연구팀은 중심에 있는 코어 입자를 여러 층의 쉘이 둘러싼 다층 구조 형태인 코어@다중쉘 나노구조를 도입하고, 적외선 파장을 조절해 단일 입자에서 고색순도의 RGB 발광을 구현할 수 있는 상향변환 나노입자 기술을 개발했다. 발광 소재는 스스로 빛을 내는 재료로, TV, 태블릿, 모니터, 스마트폰 등 다양한 디스플레이 기기에 사용되어 우리가 다양한 이미지와 영상을 볼 수 있게 한다. 그러나 기존의 2차원 평면 디스플레이는 현실 세계의 3차원 입체감을 완전히 전달하기 어려워, 깊이감 표현에 한계가 있다. 영화 '아바타(Avatar)'는 3D 영상으로 큰 관심을 받았지만, 관객들은 입체감을 느끼기 위해 특수 안경을 착용해야만 했고, 이러한 불편함을 해소하기 위해 무안경 3D 디스플레이가 개발됐지만, 이는 시청자의 눈에 피로를 주는 단점이 있었다. 이러한 문제를 해결하고자 3차원 체적 디스플레이(3D volumetric display) 기술이 연구되고 있다. 이는 3차원 공간에 입체적인 영상 정보를 구현하는 차세대 디스플레이 기술로, 이를 위해 적외선을 흡수하여 가시광선을 발광하는 상향변환 나노입자가 필요하다. 특히, 하나의 입자에서 빛의 삼원색인 적색(R), 녹색(G), 청색(B)을 모두 발광할 수 있는 나노입자가 필요하지만, 기존 소재는 하나의 입자에서 하나의 색만 발광하거나, R/G/B 발광이 가능하더라도 밝기가 약하거나 색순도가 낮아 색재현 범위가 제한적이었다. KIST 연구진은 코어와 쉘의 물질 조성을 제어해 각각 R/G/B 발광을 유도했으며, 세 가지 파장의 적외선을 적용해 각 파장에 따라 R/G/B 발광이 나타나도록 했다. 특히, 코어에서 녹색, 안쪽 쉘에서 적색, 바깥쪽 쉘에서 청색 발광이 나타나도록 설계해 단일 입자에서 높은 색순도와 강한 발광 강도의 R/G/B 발광을 구현했다. 연구진이 개발한 나노입자는 동시에 여러 파장의 적외선을 적용하면 다양한 색을 구현할 수 있으며, 이를 통해 NTSC 색공간의 94.2%, sRGB 색공간의 133%에 달하는 넓은 색재현 범위를 달성했다. 또한, 이 나노입자를 투명 고분자 복합체와 혼합해 다양한 컬러 이미지를 디스플레이함으로써 상향변환 나노입자를 이용한 3D 체적 디스플레이 구현 가능성을 제시했다. KIST 장호성 박사는 "적외선을 흡수해 고색재현 풀컬러 발광을 나타낼 수 있는 상향변환 나노입자는 진정한 3D 영상을 볼 수 있는 3D 체적 디스플레이의 상용화를 가능하게 할 것이며, 디스플레이 분야뿐만 아니라 위조와 변조를 막을 수 있는 보안용 소재로도 활용할 수 있을 것"이라고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 유상임)의 지원을 받아 KIST 주요사업 및 중견연구자지원사업(NRF-2022R1A2C2005943), 산업통상자원부(장관 안덕근)의 지원을 받아 알키미스트프로젝트(20193091010240) 및 소재부품기술개발사업(RS-2024-00433146)으로 수행됐다. 이번 연구 성과는 국제 학술지 「Advanced Functional Materials」 (IF 18.5, JCR 분야 4.1%) 최신 호에 게재됐으며, Frontispiece로 선정됐다. * (논문명) Multicolor Fine-Tunable Upconversion Luminescence from a Single Nanoparticle for Full-Color Displays with a Wide Color Gamut [그림 1] 균일한 크기, 모양을 가지는 코어@다중쉘 상향변환 나노입자 합성 (좌) 코어@다중쉘 나노입자의 전자현미경 사진 (우) 코어@다중쉘 나노구조 모식도 및 확대한 나노입자 사진 [그림 2] 코어@다중쉘 상향변환 나노입자로부터 다양한 발광색 구현 (좌) 코어@다중쉘 상향변환 나노입자로부터 나타나는 R/G/B 발광을 통해 구현되는 색재현 범위와 NTSC 및 sRGB 색영역을 보여주는 색도도(chromaticity diagram) (우) 합성된 코어@다중쉘 상향변환 나노입자가 분산된 용액에 세 가지 파장의 적외선 및 세 가지 파장을 조합한 적외선을 인가할 때 나타나는 발광 사진. 이로부터 본 연구를 통해 개발된 상향변환 나노입자로부터 다양한 발광색이 구현된다는 것을 알 수 있음. [그림 3] 코어@다중쉘 상향변환 나노입자-고분자 복합체로부터 디스플레이된 컬러 이미지 사진 (좌측 상단) 코어@다중쉘 상향변환 나노입자를 polydimethylsiloxane(PDMS) 고분자에 분산하여 합성한 투명 고분자 복합체 사진 (우) 코어@다중쉘 상향변환 나노입자-PDMS 고분자 복합체에 적외선을 인가할 때 구현된 다양한 컬러 이미지 사진들. 적외선 광원과 상향변환 나노입자-고분자 복합체로부터 원하는 모양의 컬러 디스플레이 구현이 가능함을 보여주는 사진임.

KIST, 초고색재현 풀컬러 발광 상향변환 나노입자 기술 개발 - 고색재현율을 보이는 코어@다중쉘 구조의 상향변환 나노입자 개발 - 단일 나노입자로 RGB 발광 구현, 디스플레이·보안 분야 혁신 기대 한국과학기술연구원(KIST, 원장 오상록) 극한물성소재연구센터 장호성 박사 연구팀은 중심에 있는 코어 입자를 여러 층의 쉘이 둘러싼 다층 구조 형태인 코어@다중쉘 나노구조를 도입하고, 적외선 파장을 조절해 단일 입자에서 고색순도의 RGB 발광을 구현할 수 있는 상향변환 나노입자 기술을 개발했다. 발광 소재는 스스로 빛을 내는 재료로, TV, 태블릿, 모니터, 스마트폰 등 다양한 디스플레이 기기에 사용되어 우리가 다양한 이미지와 영상을 볼 수 있게 한다. 그러나 기존의 2차원 평면 디스플레이는 현실 세계의 3차원 입체감을 완전히 전달하기 어려워, 깊이감 표현에 한계가 있다. 영화 '아바타(Avatar)'는 3D 영상으로 큰 관심을 받았지만, 관객들은 입체감을 느끼기 위해 특수 안경을 착용해야만 했고, 이러한 불편함을 해소하기 위해 무안경 3D 디스플레이가 개발됐지만, 이는 시청자의 눈에 피로를 주는 단점이 있었다. 이러한 문제를 해결하고자 3차원 체적 디스플레이(3D volumetric display) 기술이 연구되고 있다. 이는 3차원 공간에 입체적인 영상 정보를 구현하는 차세대 디스플레이 기술로, 이를 위해 적외선을 흡수하여 가시광선을 발광하는 상향변환 나노입자가 필요하다. 특히, 하나의 입자에서 빛의 삼원색인 적색(R), 녹색(G), 청색(B)을 모두 발광할 수 있는 나노입자가 필요하지만, 기존 소재는 하나의 입자에서 하나의 색만 발광하거나, R/G/B 발광이 가능하더라도 밝기가 약하거나 색순도가 낮아 색재현 범위가 제한적이었다. KIST 연구진은 코어와 쉘의 물질 조성을 제어해 각각 R/G/B 발광을 유도했으며, 세 가지 파장의 적외선을 적용해 각 파장에 따라 R/G/B 발광이 나타나도록 했다. 특히, 코어에서 녹색, 안쪽 쉘에서 적색, 바깥쪽 쉘에서 청색 발광이 나타나도록 설계해 단일 입자에서 높은 색순도와 강한 발광 강도의 R/G/B 발광을 구현했다. 연구진이 개발한 나노입자는 동시에 여러 파장의 적외선을 적용하면 다양한 색을 구현할 수 있으며, 이를 통해 NTSC 색공간의 94.2%, sRGB 색공간의 133%에 달하는 넓은 색재현 범위를 달성했다. 또한, 이 나노입자를 투명 고분자 복합체와 혼합해 다양한 컬러 이미지를 디스플레이함으로써 상향변환 나노입자를 이용한 3D 체적 디스플레이 구현 가능성을 제시했다. KIST 장호성 박사는 "적외선을 흡수해 고색재현 풀컬러 발광을 나타낼 수 있는 상향변환 나노입자는 진정한 3D 영상을 볼 수 있는 3D 체적 디스플레이의 상용화를 가능하게 할 것이며, 디스플레이 분야뿐만 아니라 위조와 변조를 막을 수 있는 보안용 소재로도 활용할 수 있을 것"이라고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 유상임)의 지원을 받아 KIST 주요사업 및 중견연구자지원사업(NRF-2022R1A2C2005943), 산업통상자원부(장관 안덕근)의 지원을 받아 알키미스트프로젝트(20193091010240) 및 소재부품기술개발사업(RS-2024-00433146)으로 수행됐다. 이번 연구 성과는 국제 학술지 「Advanced Functional Materials」 (IF 18.5, JCR 분야 4.1%) 최신 호에 게재됐으며, Frontispiece로 선정됐다. * (논문명) Multicolor Fine-Tunable Upconversion Luminescence from a Single Nanoparticle for Full-Color Displays with a Wide Color Gamut [그림 1] 균일한 크기, 모양을 가지는 코어@다중쉘 상향변환 나노입자 합성 (좌) 코어@다중쉘 나노입자의 전자현미경 사진 (우) 코어@다중쉘 나노구조 모식도 및 확대한 나노입자 사진 [그림 2] 코어@다중쉘 상향변환 나노입자로부터 다양한 발광색 구현 (좌) 코어@다중쉘 상향변환 나노입자로부터 나타나는 R/G/B 발광을 통해 구현되는 색재현 범위와 NTSC 및 sRGB 색영역을 보여주는 색도도(chromaticity diagram) (우) 합성된 코어@다중쉘 상향변환 나노입자가 분산된 용액에 세 가지 파장의 적외선 및 세 가지 파장을 조합한 적외선을 인가할 때 나타나는 발광 사진. 이로부터 본 연구를 통해 개발된 상향변환 나노입자로부터 다양한 발광색이 구현된다는 것을 알 수 있음. [그림 3] 코어@다중쉘 상향변환 나노입자-고분자 복합체로부터 디스플레이된 컬러 이미지 사진 (좌측 상단) 코어@다중쉘 상향변환 나노입자를 polydimethylsiloxane(PDMS) 고분자에 분산하여 합성한 투명 고분자 복합체 사진 (우) 코어@다중쉘 상향변환 나노입자-PDMS 고분자 복합체에 적외선을 인가할 때 구현된 다양한 컬러 이미지 사진들. 적외선 광원과 상향변환 나노입자-고분자 복합체로부터 원하는 모양의 컬러 디스플레이 구현이 가능함을 보여주는 사진임.

KIST, 초고색재현 풀컬러 발광 상향변환 나노입자 기술 개발 - 고색재현율을 보이는 코어@다중쉘 구조의 상향변환 나노입자 개발 - 단일 나노입자로 RGB 발광 구현, 디스플레이·보안 분야 혁신 기대 한국과학기술연구원(KIST, 원장 오상록) 극한물성소재연구센터 장호성 박사 연구팀은 중심에 있는 코어 입자를 여러 층의 쉘이 둘러싼 다층 구조 형태인 코어@다중쉘 나노구조를 도입하고, 적외선 파장을 조절해 단일 입자에서 고색순도의 RGB 발광을 구현할 수 있는 상향변환 나노입자 기술을 개발했다. 발광 소재는 스스로 빛을 내는 재료로, TV, 태블릿, 모니터, 스마트폰 등 다양한 디스플레이 기기에 사용되어 우리가 다양한 이미지와 영상을 볼 수 있게 한다. 그러나 기존의 2차원 평면 디스플레이는 현실 세계의 3차원 입체감을 완전히 전달하기 어려워, 깊이감 표현에 한계가 있다. 영화 '아바타(Avatar)'는 3D 영상으로 큰 관심을 받았지만, 관객들은 입체감을 느끼기 위해 특수 안경을 착용해야만 했고, 이러한 불편함을 해소하기 위해 무안경 3D 디스플레이가 개발됐지만, 이는 시청자의 눈에 피로를 주는 단점이 있었다. 이러한 문제를 해결하고자 3차원 체적 디스플레이(3D volumetric display) 기술이 연구되고 있다. 이는 3차원 공간에 입체적인 영상 정보를 구현하는 차세대 디스플레이 기술로, 이를 위해 적외선을 흡수하여 가시광선을 발광하는 상향변환 나노입자가 필요하다. 특히, 하나의 입자에서 빛의 삼원색인 적색(R), 녹색(G), 청색(B)을 모두 발광할 수 있는 나노입자가 필요하지만, 기존 소재는 하나의 입자에서 하나의 색만 발광하거나, R/G/B 발광이 가능하더라도 밝기가 약하거나 색순도가 낮아 색재현 범위가 제한적이었다. KIST 연구진은 코어와 쉘의 물질 조성을 제어해 각각 R/G/B 발광을 유도했으며, 세 가지 파장의 적외선을 적용해 각 파장에 따라 R/G/B 발광이 나타나도록 했다. 특히, 코어에서 녹색, 안쪽 쉘에서 적색, 바깥쪽 쉘에서 청색 발광이 나타나도록 설계해 단일 입자에서 높은 색순도와 강한 발광 강도의 R/G/B 발광을 구현했다. 연구진이 개발한 나노입자는 동시에 여러 파장의 적외선을 적용하면 다양한 색을 구현할 수 있으며, 이를 통해 NTSC 색공간의 94.2%, sRGB 색공간의 133%에 달하는 넓은 색재현 범위를 달성했다. 또한, 이 나노입자를 투명 고분자 복합체와 혼합해 다양한 컬러 이미지를 디스플레이함으로써 상향변환 나노입자를 이용한 3D 체적 디스플레이 구현 가능성을 제시했다. KIST 장호성 박사는 "적외선을 흡수해 고색재현 풀컬러 발광을 나타낼 수 있는 상향변환 나노입자는 진정한 3D 영상을 볼 수 있는 3D 체적 디스플레이의 상용화를 가능하게 할 것이며, 디스플레이 분야뿐만 아니라 위조와 변조를 막을 수 있는 보안용 소재로도 활용할 수 있을 것"이라고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 유상임)의 지원을 받아 KIST 주요사업 및 중견연구자지원사업(NRF-2022R1A2C2005943), 산업통상자원부(장관 안덕근)의 지원을 받아 알키미스트프로젝트(20193091010240) 및 소재부품기술개발사업(RS-2024-00433146)으로 수행됐다. 이번 연구 성과는 국제 학술지 「Advanced Functional Materials」 (IF 18.5, JCR 분야 4.1%) 최신 호에 게재됐으며, Frontispiece로 선정됐다. * (논문명) Multicolor Fine-Tunable Upconversion Luminescence from a Single Nanoparticle for Full-Color Displays with a Wide Color Gamut [그림 1] 균일한 크기, 모양을 가지는 코어@다중쉘 상향변환 나노입자 합성 (좌) 코어@다중쉘 나노입자의 전자현미경 사진 (우) 코어@다중쉘 나노구조 모식도 및 확대한 나노입자 사진 [그림 2] 코어@다중쉘 상향변환 나노입자로부터 다양한 발광색 구현 (좌) 코어@다중쉘 상향변환 나노입자로부터 나타나는 R/G/B 발광을 통해 구현되는 색재현 범위와 NTSC 및 sRGB 색영역을 보여주는 색도도(chromaticity diagram) (우) 합성된 코어@다중쉘 상향변환 나노입자가 분산된 용액에 세 가지 파장의 적외선 및 세 가지 파장을 조합한 적외선을 인가할 때 나타나는 발광 사진. 이로부터 본 연구를 통해 개발된 상향변환 나노입자로부터 다양한 발광색이 구현된다는 것을 알 수 있음. [그림 3] 코어@다중쉘 상향변환 나노입자-고분자 복합체로부터 디스플레이된 컬러 이미지 사진 (좌측 상단) 코어@다중쉘 상향변환 나노입자를 polydimethylsiloxane(PDMS) 고분자에 분산하여 합성한 투명 고분자 복합체 사진 (우) 코어@다중쉘 상향변환 나노입자-PDMS 고분자 복합체에 적외선을 인가할 때 구현된 다양한 컬러 이미지 사진들. 적외선 광원과 상향변환 나노입자-고분자 복합체로부터 원하는 모양의 컬러 디스플레이 구현이 가능함을 보여주는 사진임.

KIST, 초고색재현 풀컬러 발광 상향변환 나노입자 기술 개발 - 고색재현율을 보이는 코어@다중쉘 구조의 상향변환 나노입자 개발 - 단일 나노입자로 RGB 발광 구현, 디스플레이·보안 분야 혁신 기대 한국과학기술연구원(KIST, 원장 오상록) 극한물성소재연구센터 장호성 박사 연구팀은 중심에 있는 코어 입자를 여러 층의 쉘이 둘러싼 다층 구조 형태인 코어@다중쉘 나노구조를 도입하고, 적외선 파장을 조절해 단일 입자에서 고색순도의 RGB 발광을 구현할 수 있는 상향변환 나노입자 기술을 개발했다. 발광 소재는 스스로 빛을 내는 재료로, TV, 태블릿, 모니터, 스마트폰 등 다양한 디스플레이 기기에 사용되어 우리가 다양한 이미지와 영상을 볼 수 있게 한다. 그러나 기존의 2차원 평면 디스플레이는 현실 세계의 3차원 입체감을 완전히 전달하기 어려워, 깊이감 표현에 한계가 있다. 영화 '아바타(Avatar)'는 3D 영상으로 큰 관심을 받았지만, 관객들은 입체감을 느끼기 위해 특수 안경을 착용해야만 했고, 이러한 불편함을 해소하기 위해 무안경 3D 디스플레이가 개발됐지만, 이는 시청자의 눈에 피로를 주는 단점이 있었다. 이러한 문제를 해결하고자 3차원 체적 디스플레이(3D volumetric display) 기술이 연구되고 있다. 이는 3차원 공간에 입체적인 영상 정보를 구현하는 차세대 디스플레이 기술로, 이를 위해 적외선을 흡수하여 가시광선을 발광하는 상향변환 나노입자가 필요하다. 특히, 하나의 입자에서 빛의 삼원색인 적색(R), 녹색(G), 청색(B)을 모두 발광할 수 있는 나노입자가 필요하지만, 기존 소재는 하나의 입자에서 하나의 색만 발광하거나, R/G/B 발광이 가능하더라도 밝기가 약하거나 색순도가 낮아 색재현 범위가 제한적이었다. KIST 연구진은 코어와 쉘의 물질 조성을 제어해 각각 R/G/B 발광을 유도했으며, 세 가지 파장의 적외선을 적용해 각 파장에 따라 R/G/B 발광이 나타나도록 했다. 특히, 코어에서 녹색, 안쪽 쉘에서 적색, 바깥쪽 쉘에서 청색 발광이 나타나도록 설계해 단일 입자에서 높은 색순도와 강한 발광 강도의 R/G/B 발광을 구현했다. 연구진이 개발한 나노입자는 동시에 여러 파장의 적외선을 적용하면 다양한 색을 구현할 수 있으며, 이를 통해 NTSC 색공간의 94.2%, sRGB 색공간의 133%에 달하는 넓은 색재현 범위를 달성했다. 또한, 이 나노입자를 투명 고분자 복합체와 혼합해 다양한 컬러 이미지를 디스플레이함으로써 상향변환 나노입자를 이용한 3D 체적 디스플레이 구현 가능성을 제시했다. KIST 장호성 박사는 "적외선을 흡수해 고색재현 풀컬러 발광을 나타낼 수 있는 상향변환 나노입자는 진정한 3D 영상을 볼 수 있는 3D 체적 디스플레이의 상용화를 가능하게 할 것이며, 디스플레이 분야뿐만 아니라 위조와 변조를 막을 수 있는 보안용 소재로도 활용할 수 있을 것"이라고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 유상임)의 지원을 받아 KIST 주요사업 및 중견연구자지원사업(NRF-2022R1A2C2005943), 산업통상자원부(장관 안덕근)의 지원을 받아 알키미스트프로젝트(20193091010240) 및 소재부품기술개발사업(RS-2024-00433146)으로 수행됐다. 이번 연구 성과는 국제 학술지 「Advanced Functional Materials」 (IF 18.5, JCR 분야 4.1%) 최신 호에 게재됐으며, Frontispiece로 선정됐다. * (논문명) Multicolor Fine-Tunable Upconversion Luminescence from a Single Nanoparticle for Full-Color Displays with a Wide Color Gamut [그림 1] 균일한 크기, 모양을 가지는 코어@다중쉘 상향변환 나노입자 합성 (좌) 코어@다중쉘 나노입자의 전자현미경 사진 (우) 코어@다중쉘 나노구조 모식도 및 확대한 나노입자 사진 [그림 2] 코어@다중쉘 상향변환 나노입자로부터 다양한 발광색 구현 (좌) 코어@다중쉘 상향변환 나노입자로부터 나타나는 R/G/B 발광을 통해 구현되는 색재현 범위와 NTSC 및 sRGB 색영역을 보여주는 색도도(chromaticity diagram) (우) 합성된 코어@다중쉘 상향변환 나노입자가 분산된 용액에 세 가지 파장의 적외선 및 세 가지 파장을 조합한 적외선을 인가할 때 나타나는 발광 사진. 이로부터 본 연구를 통해 개발된 상향변환 나노입자로부터 다양한 발광색이 구현된다는 것을 알 수 있음. [그림 3] 코어@다중쉘 상향변환 나노입자-고분자 복합체로부터 디스플레이된 컬러 이미지 사진 (좌측 상단) 코어@다중쉘 상향변환 나노입자를 polydimethylsiloxane(PDMS) 고분자에 분산하여 합성한 투명 고분자 복합체 사진 (우) 코어@다중쉘 상향변환 나노입자-PDMS 고분자 복합체에 적외선을 인가할 때 구현된 다양한 컬러 이미지 사진들. 적외선 광원과 상향변환 나노입자-고분자 복합체로부터 원하는 모양의 컬러 디스플레이 구현이 가능함을 보여주는 사진임.

KIST, 초고색재현 풀컬러 발광 상향변환 나노입자 기술 개발 - 고색재현율을 보이는 코어@다중쉘 구조의 상향변환 나노입자 개발 - 단일 나노입자로 RGB 발광 구현, 디스플레이·보안 분야 혁신 기대 한국과학기술연구원(KIST, 원장 오상록) 극한물성소재연구센터 장호성 박사 연구팀은 중심에 있는 코어 입자를 여러 층의 쉘이 둘러싼 다층 구조 형태인 코어@다중쉘 나노구조를 도입하고, 적외선 파장을 조절해 단일 입자에서 고색순도의 RGB 발광을 구현할 수 있는 상향변환 나노입자 기술을 개발했다. 발광 소재는 스스로 빛을 내는 재료로, TV, 태블릿, 모니터, 스마트폰 등 다양한 디스플레이 기기에 사용되어 우리가 다양한 이미지와 영상을 볼 수 있게 한다. 그러나 기존의 2차원 평면 디스플레이는 현실 세계의 3차원 입체감을 완전히 전달하기 어려워, 깊이감 표현에 한계가 있다. 영화 '아바타(Avatar)'는 3D 영상으로 큰 관심을 받았지만, 관객들은 입체감을 느끼기 위해 특수 안경을 착용해야만 했고, 이러한 불편함을 해소하기 위해 무안경 3D 디스플레이가 개발됐지만, 이는 시청자의 눈에 피로를 주는 단점이 있었다. 이러한 문제를 해결하고자 3차원 체적 디스플레이(3D volumetric display) 기술이 연구되고 있다. 이는 3차원 공간에 입체적인 영상 정보를 구현하는 차세대 디스플레이 기술로, 이를 위해 적외선을 흡수하여 가시광선을 발광하는 상향변환 나노입자가 필요하다. 특히, 하나의 입자에서 빛의 삼원색인 적색(R), 녹색(G), 청색(B)을 모두 발광할 수 있는 나노입자가 필요하지만, 기존 소재는 하나의 입자에서 하나의 색만 발광하거나, R/G/B 발광이 가능하더라도 밝기가 약하거나 색순도가 낮아 색재현 범위가 제한적이었다. KIST 연구진은 코어와 쉘의 물질 조성을 제어해 각각 R/G/B 발광을 유도했으며, 세 가지 파장의 적외선을 적용해 각 파장에 따라 R/G/B 발광이 나타나도록 했다. 특히, 코어에서 녹색, 안쪽 쉘에서 적색, 바깥쪽 쉘에서 청색 발광이 나타나도록 설계해 단일 입자에서 높은 색순도와 강한 발광 강도의 R/G/B 발광을 구현했다. 연구진이 개발한 나노입자는 동시에 여러 파장의 적외선을 적용하면 다양한 색을 구현할 수 있으며, 이를 통해 NTSC 색공간의 94.2%, sRGB 색공간의 133%에 달하는 넓은 색재현 범위를 달성했다. 또한, 이 나노입자를 투명 고분자 복합체와 혼합해 다양한 컬러 이미지를 디스플레이함으로써 상향변환 나노입자를 이용한 3D 체적 디스플레이 구현 가능성을 제시했다. KIST 장호성 박사는 "적외선을 흡수해 고색재현 풀컬러 발광을 나타낼 수 있는 상향변환 나노입자는 진정한 3D 영상을 볼 수 있는 3D 체적 디스플레이의 상용화를 가능하게 할 것이며, 디스플레이 분야뿐만 아니라 위조와 변조를 막을 수 있는 보안용 소재로도 활용할 수 있을 것"이라고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 유상임)의 지원을 받아 KIST 주요사업 및 중견연구자지원사업(NRF-2022R1A2C2005943), 산업통상자원부(장관 안덕근)의 지원을 받아 알키미스트프로젝트(20193091010240) 및 소재부품기술개발사업(RS-2024-00433146)으로 수행됐다. 이번 연구 성과는 국제 학술지 「Advanced Functional Materials」 (IF 18.5, JCR 분야 4.1%) 최신 호에 게재됐으며, Frontispiece로 선정됐다. * (논문명) Multicolor Fine-Tunable Upconversion Luminescence from a Single Nanoparticle for Full-Color Displays with a Wide Color Gamut [그림 1] 균일한 크기, 모양을 가지는 코어@다중쉘 상향변환 나노입자 합성 (좌) 코어@다중쉘 나노입자의 전자현미경 사진 (우) 코어@다중쉘 나노구조 모식도 및 확대한 나노입자 사진 [그림 2] 코어@다중쉘 상향변환 나노입자로부터 다양한 발광색 구현 (좌) 코어@다중쉘 상향변환 나노입자로부터 나타나는 R/G/B 발광을 통해 구현되는 색재현 범위와 NTSC 및 sRGB 색영역을 보여주는 색도도(chromaticity diagram) (우) 합성된 코어@다중쉘 상향변환 나노입자가 분산된 용액에 세 가지 파장의 적외선 및 세 가지 파장을 조합한 적외선을 인가할 때 나타나는 발광 사진. 이로부터 본 연구를 통해 개발된 상향변환 나노입자로부터 다양한 발광색이 구현된다는 것을 알 수 있음. [그림 3] 코어@다중쉘 상향변환 나노입자-고분자 복합체로부터 디스플레이된 컬러 이미지 사진 (좌측 상단) 코어@다중쉘 상향변환 나노입자를 polydimethylsiloxane(PDMS) 고분자에 분산하여 합성한 투명 고분자 복합체 사진 (우) 코어@다중쉘 상향변환 나노입자-PDMS 고분자 복합체에 적외선을 인가할 때 구현된 다양한 컬러 이미지 사진들. 적외선 광원과 상향변환 나노입자-고분자 복합체로부터 원하는 모양의 컬러 디스플레이 구현이 가능함을 보여주는 사진임.