- 스위스 바젤 현지에서 기업 맞춤형 엑셀러레이션 프로그램 운영 - 8월 29일까지 참가기업 접수... 바이오의료 스타트업 5곳 선정 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진)과 고려대학교(총장 김동원)가 공동 위탁·운영하는 서울바이오허브는 바이오의료 분야 스타트업의 글로벌 진출 역량 강화를 위해 ‘서울-바젤 스타트업 허브 엑셀러레이션 프로그램’을 운영하고 8월 29일(화)까지 참가 기업을 모집한다고 밝혔다. 스위스 바젤대학교와 공동 운영하는 이번 프로그램의 모집 분야는 종양학(Oncology)과 면역학(Immunology) 총 2개 분야이며, 5개 기업을 선발한다. 바젤대학교는 로슈, 노바티스 등 글로벌 빅파마들과 R&D 협력을 이어 온 생명공학 분야의 세계적 명문 대학이다. 이번 프로그램은 이곳 산학연 네트워크의 중심이자 총장 산하 창업지원 기관인 바젤 이노베이션실과 서울바이오허브가 2022년부터 공동으로 기획·운영해왔다. 올해 프로그램은 작년 참여기업들의 피드백을 반영해 선발기업을 2배로 확대하고 상·하반기로 나눠 계획됐다. 상반기 프로그램은 디지털헬스와 혁신기술 분야에서 5개 기업(니어브레인㈜, (유)웰씨, ㈜세븐포인트원, ㈜바이온사이트, ㈜포트래이)이 참여하며 성황리에 마무리됐다. 하반기 프로그램의 대상기업은 서면ㆍ발표평가를 거쳐 선정되며, 11월 한 달 동안 스위스 및 유럽 시장 전문가의 코칭, 비즈니스 네트워킹 등 기업 맞춤형 세부 프로그램을 온·오프라인으로 참여하게 된다. 특히, 2주간 현지에서 진행되는 오프라인 프로그램 기간에는 숙박 서비스와 함께 바젤 이노베이션실 내 사무 시설을 제공해 프로그램 참가 기간에도 업무 활동을 병행할 수 있도록 배려했다. 참가 자격은 해외시장 진출을 목표로 하는 서울 소재 10년 미만 바이오의료 창업기업으로 8월 29일(화)까지, 서울바이오허브 홈페이지(www.seoulbiohub.kr)를 통해 신청서와 구비서류를 접수하면 된다. 서울바이오허브는 서울특별시가 조성하고 한국과학기술연구원(KIST)·고려대학교가 운영하는 바이오·의료 창업의 거점으로 서울 홍릉에 위치하고 있으며 의약, 의료기기, 디지털헬스 분야 등 바이오 분야의 창업기업을 지원하고 있다. 서울바이오허브는 기업 입주공간 및 연구인프라를 제공하는 한편 컨설팅, 멘토링, 교육, 투자유치, 글로벌 제약사와의 오픈 이노베이션, 해외진출 등 바이오의료 스타트업의 조기 성장을 돕는 프로그램을 운영한다. [사진] 서울-바젤 스타트업 허브 엑셀러레이션 프로그램 홍보 포스터

- KIST, 질병관리청과 위기대응을 위한 양해각서(MOU) 체결 - 감염병 예측의 중요성 및 국제협력 강화를 위한 국제심포지엄 개최 한국과학기술연구원(원장 윤석진, 이하 KIST)과 질병관리청(청장 지영미)은 감염병 위기 대비 과학적 대응을 강화하기 위해 양해각서(MOU)를 체결하고, 그 시작을 알리는 국제심포지엄을 8월 1일(화) 14시부터 서울 포시즌스호텔에서 개최한다. 본 행사에는 KIST와 질병관리청의 관계자가 참석해, 감염병 위기 상황으로부터 국민건강 보호에 필요한 대응을 위한 공동의 노력을 기울이기로 합의했다. 이번 협력 양해각서에 따라 KIST와 질병관리청은 ▲다학제적 공동연구, ▲정책 제언 및 기술지원, ▲과학기반 감염병 대응 연구, ▲연구 협의체 설치 등의 협력을 추진할 예정이다. 양 기관은 양해각서 체결에 이어, 감염병 예측·최적 정책 마련 및 다양한 분야의 과학 기반 감염병 대응 필요성 등을 위해 국내외 전문가와 함께 과학적 근거 기반 신종감염병 대비･대응을 위한 국제 심포지엄을 개최한다. 이번 심포지엄은 총 2부로 구성되며, 1부에서는 ‘감염병 위기 대응을 위한 과학 기반 연구의 활용과 중요성’에 대해 발표*하고, 2부에서는 KIST와 질병관리청의 과학의 감염병 적용 연구를 비롯해 국내 전문가 패널토의가 진행**된다. * (1부 발표) 영국 보건안전청(UKHSA), 미국 국립보건원(NIH), 세계은행, 중국 저장대 (Zhejiang University) ** (2부 패널토의) 감염병 유행 예측의 최신 기술 동향과 발전방향, 방역 당국의 활용 방안 및 정책 반영, 예측모델링의 제도적 근거 등 다학제 주제 논의 영국 보건안전청 최윤홍 수석연구원은 “과학 기반의 모델링은 감염병 확산을 예측하고 방역정책의 장단기적 효과를 분석하며, 효율적이고 투명한 정책 결정의 과학적 근거를 제시할 수 있다”라고 말하며, 새로운 신종감염병 대응을 위한 예측모델링의 중요성을 강조했다. 윤석진 KIST 원장은 “코로나19와 같은 감염병의 위협을 효과적으로 대응하기 위해서는 객관적인 데이터를 기반으로 한 과학적인 방역정책 설계가 중요하다”라며 “KIST는 정책 최적화 계산, 역학조사 고도화, 치료제 및 백신 연구 등 과학기술적 해법을 제시해 국민들께서 신뢰할 수 있는 감염병 대응 수립에 앞장서겠다”라고 밝혔다. 지영미 질병관리청장은 “코로나19 바이러스 자체의 가변적인 특성과 정책 변화에 따른 사회적 행태 변화로 인해 정확한 예측이나 중장기 전망에 한계가 있으므로, 과학기술과 감염병 예측을 융합․활용하고 전문가들과의 지속적인 협업체계 구축이 필요하며, 이번 심포지엄은 국내외 예측 전문가분들과 공동연구 및 협력 네트워크 구축에 대해 논의할 수 있는 장을 마련한 것에 대해 의미가 큼”을 강조했다. 또한, “앞으로도 다분야 전문가분들과 긴밀하게 협력하여 다가올 감염병 위협으로부터 국민의 건강과 안전을 지키기 위해 과학적 기술을 기반으로 방역 정책을 수립하는 데 최선을 다하겠다”라고 밝혔다. 양 기관은 “이번 MOU와 심포지엄을 시작으로 상시적인 공동연구 수행·정례 발표회를 통한 연구성과 도출과 위기 시 전문연구진의 비상대응체계 신속동원 등의 협력체계를 구축 운영해 나가겠다”라고 밝혔다. [사진 1] (좌) 지영미 질병관리청장과 (우) 윤석진 KIST 원장이 MOU 서명 후 기념 촬영을 하고 있다 [사진 2] 팬데믹 대비 과학적 방역 및 위기 대응 심포지움에 참석한 관계자들이 단체 기념 촬영을 하고 있다

- 전기자극을 이용한 고품질의 세포 배양 플랫폼 개발 - 공동연구실(링킹랩) 구축으로 단기간 내 기술상용화 목표 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진)은 7월 27일(목) 서울 성북구 KIST 본원에서 ㈜엠오피(M.O.P, 대표 최형일)와 응축 전기자극 세포 증식 플랫폼 기술 개발을 위한 기술이전 조인식 및 링킹랩(Linking Lab) 사업 현판식을 개최했다고 밝혔다. 링킹랩 사업은 기술수요자 중심의 연구개발을 위해 KIST 내 공동연구실을 구축하고 단기간에 기술상용화를 목표로 하는 사업으로, KIST-M.O.P 링킹랩은 2025년 4월까지 세포치료제 개발의 핵심 기술인 세포 증식 플랫폼 개발을 목표로 약 2년간 운영 예정이다. 세포치료는 살아있는 세포를 환자에게 직접 주입하는 치료로 퇴행성 질환과 희귀·난치성 질환의 근본적인 치료 방법으로 주목받고 있는 개인 맞춤형 치료제로 면역반응 없이 빠른 치료가 가능하다는 장점이 존재하지만, 세포의 대량 생산에 오랜 시간이 걸린다는 단점이 있다. 양 기관 연구진은 이번 협력 연구로 세포 증식 플랫폼 개발해 이러한 문제점을 극복한다는 계획이다. M.O.P 최형일 대표는 “M.O.P의 사명은 자연에서 쉽게 접할 수 있는 나노구조물인 자개(Mother-of-pearl)에서 영감을 받은 것이다. 자개와 같이 우수한 소재를 구현하기 위한 연구개발을 하고 있으며, 링킹랩을 통해 세포치료를 위한 고품질 골세포 배양 시스템을 상용화하겠다”고 밝혔다. 연구책임자인 KIST 한형섭 책임연구원은 “우리 몸의 생체환경을 모사해 지속적이고 안정적인 직류형태의 전기자극을 세포배양에 적용함으로써 휴지기 없는 고품질의 대량 세포배양이 가능한 플랫폼을 개발하는 것이 목표다. 완성된 플랫폼은 치과용 임플란트의 뼈 지지체나 환자 맞춤형 인공뼈 제작에 적용할 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다. 현판식에 참석한 KIST 윤석진 원장은 “(주)엠오피와 기술이전 계약을 체결한 응축전기자극 세포 증식 기술은 바이오소재 개발에 핵심적인 기술이다. 기업과의 협력 연구를 통해 KIST의 원천기술이 데스벨리를 넘어 성공적으로 상용화 단계에 도달할 수 있기를 기대한다”고 말했다. [사진 1] (좌) M.O.P 최형일 대표와 (우) 윤석진 KIST 원장이 기술이전 조인식을 마치고 기념촬영을 하고 있다. [사진 2] 기술이전 조인식에 참석한 KIST, M.O.P 관계자들이 단체 기념 촬영을 하고 있다. [사진 3] (좌측 부터) KIST 한형섭 박사, 윤석진 KIST 원장, 최형일 M.O.P 대표, 오진호 M.O.P 이사가 링킹랩 현판식을 마치고 기념촬영을 하고 있다.

<전보> ▲ 한국과학기술연구원 서울바이오허브사업단장 김현우 ▲ 한국과학기술연구원 성장지원팀장 이창근 ▲ 한국과학기술연구원 글로벌사업팀장 김지승 ▲ 한국과학기술연구원 연구지원팀장 유호선 <승진> ▲ 한국과학기술연구원 사업운영팀장 황주리 ▲ 한국과학기술연구원 교류협력팀장 김학주 2023.7.25. 부. 끝.

- KIST-6개 투자기관, GRaND-K(창업학교) 투자 협약식 개최 - 7월부터 교육·오디션형 경진대회 ‘GRaND-K’를 통한 역량 제고 총력 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진)은 7월 20일(목) 서울 성북구 KIST 본원에서 서울홍릉강소연구개발특구 내 기술 핵심 기관인 KIST, 경희대학교, 고려대학교가 중심이 된 GRaND-K(창업학교) 3기 오디션을 개최한다고 밝혔다. 2021년 시작된 GRaND-K(창업학교)는 서울홍릉강소연구개발특구의 대표적인 사업으로, 기술창업을 희망하는 예비창업자 또는 초기 창업자(3년 이내)를 대상으로 공동창업교육을 하고 국내 최초의 오디션형 창업경진대회를 개최해 창업팀의 역량을 끌어올리는 것을 목표로 하고 있다. 지난해 제2회 GRaND-K(창업학교)에서는 112개 창업팀과 23개 투자기관이 참여해 공동창업교육, 4라운드의 경진대회 등의 프로그램을 통해 최종 20개 팀이 입상했다. 입상팀 전원에게는 사업화 지원금이 지급됐고, 대상팀인 (주)네오켄바이오와 최우수상팀인 (주)큐어버스는 전국 단위 연구개발특구 경진대회에서도 각각 최우수상과 대상을 받았다. 올해 제3회 GRaND-K(창업학교)에서는 참여팀의 역량 강화를 위하여 개별 진단을 시행하고 이를 기반으로 한 1:1 멘토링을 제공하며, 참여팀의 IR 역량 및 경영전략 고도화를 위한 사업모델 구체화 교육도 진행한다. 이와 더불어 지난 회차 GRaND-K 참여팀 및 투자기관과의 네트워킹을 통해 선배 창업자의 우수사례 공유 및 투자유치를 지원한다. 또한, GRaND-K(창업학교)의 투자 확대를 위해 KIST와 6개 투자사가 모여 투자 협약식을 개최했다. 지난해 협약을 체결한 23개 투자사와 올해 새롭게 참여하는 6개 투자사 총 29개 투자사는 경진대회 중 창업 멘토링과 수상팀 선정 심사에 참여한다. 올해 협약에 참여하는 신규 기관은(이하 기관명 가나다순) 비전웍스벤처스, 빅뱅앤젤스, SBI인베스트먼트, SK증권, 엑센트리벤처스, 제피러스랩 6개 투자사이다. 오디션형 창업경진대회는 예선·본선으로 진행되는 경연식 프로그램으로 실제 투자가 가능한 벤처캐피탈(VC), 액셀러레이터(AC)가 심사위원으로 참여하여 컨설팅을 수행한다. 마지막 라운드에서 최종 입상하는 창업팀은 멘토로 참여했던 투자기관의 투자로 연계할 예정이며, 입상팀에는 홍릉강소특구사업단 프로그램을 통해 입주, 지원사업 연계, 마케팅 활동, 연구소기업 설립, 해외 진출 등을 지원한다. KIST 윤석진 원장은 “작년 2기 GRaND-K 창업학교에는 23개의 투자기관이 참여하여 참여팀에 많은 관심을 보였으며, 참여팀 중 시리즈A 이상의 대형투자를 받는 등 우수한 성적을 거두었다. 이번 3기 GRaND-K도 참가팀의 우수한 아이디어와 그것을 발굴해내는 투자기관의 혜안을 바탕으로 성공적인 창업학교가 될 것으로 기대한다”라고 말했다. 서울홍릉강소연구개발특구는 성공적인 창업학교 운영을 위하여 적극 협조하고 있으며, 출연(연)과 대학이 협력하여 양질의 일자리를 창출하고 국가의 미래산업을 견인하는 롤모델로서 자리매김하는 것을 목표로 하고 있다. [사진] GRaND-K 3기 출범을 위한 투자 협약식에 참석한 관계자들이 단체기념촬영을 하고 있다. (1열 좌측부터) 김태현 빅뱅엔젤스 대표, 이두연 SK 증권 본부장, 박시형 SBI인베스트먼트 본부장, 윤석진 KIST 원장, 김민표 비전웍스벤처스 대표, 정인석 엑센트리벤처스 전무, 서영우 제피러스랩 대표 (2열 좌측부터) 정기택 GRaND-K 창업학교장, 임환 홍릉강소특구사업단장

- 수평 방향 뿐 아니라 수직 방향의 열에너지까지 모두 확보 가능 - 맞춤형 패치 타입의 대면적 열전소자로 활용 가능성 열전소자는 양 끝의 온도 차이를 전기에너지로 변환하는 소자로, 낭비되는 열에서 전력을 생산할 수 있어 차세대 신재생 에너지 하베스팅 소자라고 불린다. 최근에는 사람의 피부처럼 굴곡진 열원에서도 효율적으로 사용할 수 있도록 유연하면서 가공성이 뛰어난 용액 기반의 소재를 사용한 열전소자에 관한 연구가 활발하다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진)은 소프트융합소재연구센터 정승준, 김희숙 박사 공동 연구팀이 직접 잉크 쓰기(DIW, Direct Ink Writing) 기술을 도입, 삼차원 구조체에 직접 프린팅이 가능하면서도 효율적으로 수직 방향으로의 열에너지를 확보할 수 있도록 단열 구조체가 포함된 초박막 신축 열전소자를 개발했다고 밝혔다. 열전소자는 보통 2차원의 필름 형태로 제작되어 수평 방향으로 양 끝의 열에너지 차이를 확보해야 하는데, 이와 반대로 실생활에서 열에너지는 대부분 수직 방향으로 전달된다. 열전소자를 3차원 구조로 제작하여 수직 방향의 열에너지를 확보하기 위한 기존 연구는 소자의 크기가 크고 형태가 불안정하여 충격과 변형에 취약했다. KIST 연구팀은 열전소자 내에서 온도 차이를 극대화하기 위해 열전도도가 낮으면서 유연성과 신축성이 뛰어난 실리콘계 엘라스토머 소재로 소프트 절연 플랫폼을 제작했다. 이에 더해, 우수한 열전 특성을 가지는 탄소나노튜브(CNT) 잉크를 용매에 균일하게 분산시킴으로써 농도가 낮아 흘러내리거나 반대로 농도가 높아 뭉치지 않도록 최적화된 점도를 가지는 잉크를 제작했다. 이를 기반으로 3차원의 소프트 절연 플랫폼을 따라 직접 잉크 쓰기를 통해 제작한 열전소자는 안정적인 인쇄가 가능하며 높은 해상도로 패턴을 유지했다. 또한 굽힘이나 눌림과 같은 기계적 변형 하에서도 매우 안정적으로 열에너지를 전기에너지로 변환해 열원 형태에 따라 에너지 변환 효율이 저하되는 기존 열전소자 한계를 극복했다. 해당 열전소자는 기존의 프린팅 공정 기반 소프트 열전소자 연구와 비교했을 때 가장 높은 에너지 변환 성능 (0.28 mV K-1 cm-2)을 기록했다. 이는 패치형 열전소자를 10×10 cm2 면적으로 제작했을 때, 체온만으로 생체 신호 또는 수면 패턴 모니터링 등과 같은 헬스케어 센서 또는 웨어러블 센서를 구동시킬 수 있는 수준이다. 정승준 박사는 “이번 연구성과는 패치형 열전소자를 구현하는 기초기술이 될 수 있으며, 체온으로 발전이 가능한 밴드타입의 열전소자 제작 또한 가능하다”라면서, “앞으로 지속적인 온도 차이를 스스로 확보할 수 있는 스마트 열전소자를 개발하여 폐열을 이용한 자가발전 전자기기의 대중화를 위해 노력하겠다”라고 전했다. 과학기술정보통신부(장관 이종호)의 나노·소재기술개발사업과 학문후속세대양성사업, KIST 주요사업으로 수행된 이번 연구 성과는 어드밴스드 에너지 머티리얼즈(Advanced Energy Materials, IF 29.698)에 후면 표지논문(Back Cover)으로 게재되었다. * All Direct Ink Writing of 3D Compliant Carbon Thermoelectric Generators for High Energy Conversion Efficiency [그림 1] 3차원 인쇄 기술을 이용한 고효율 열전소자 개발 전략 및 외부 환경에 의한 변형 하에도 안정적인 에너지 변환을 보여주고 있다 [사진 1] 장두준 박사후연구원(왼쪽)과 황성권 학생연구원이 직접인쇄공정으로 제작한 삼차원 웨어러블 열전소자를 시연하고 있다 ○ 논문명: All Direct Ink Writing of 3D Compliant Carbon Thermoelectric Generators for High Energy Conversion Efficiency ○ 학술지: Advanced Energy Materials ○ DOI: https://doi.org/10.1002/aenm.202204171 ○ 논문저자 - 황성권 학생연구원(제1저자/KIST 소프트융합소재연구센터,서울대학교), - 장두준 박사후연구원(제1저자/KIST소프트융합소재연구센터) - 이병문 박사(제2저자/서울대학교) - 유용상 교수(제3저자/고려대학교) - 김희숙 책임연구원(교신저자/KIST소프트융합소재연구센터) - 정승준 책임연구원(교신저자/KIST소프트융합소재연구센터)

- 수평 방향 뿐 아니라 수직 방향의 열에너지까지 모두 확보 가능 - 맞춤형 패치 타입의 대면적 열전소자로 활용 가능성 열전소자는 양 끝의 온도 차이를 전기에너지로 변환하는 소자로, 낭비되는 열에서 전력을 생산할 수 있어 차세대 신재생 에너지 하베스팅 소자라고 불린다. 최근에는 사람의 피부처럼 굴곡진 열원에서도 효율적으로 사용할 수 있도록 유연하면서 가공성이 뛰어난 용액 기반의 소재를 사용한 열전소자에 관한 연구가 활발하다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진)은 소프트융합소재연구센터 정승준, 김희숙 박사 공동 연구팀이 직접 잉크 쓰기(DIW, Direct Ink Writing) 기술을 도입, 삼차원 구조체에 직접 프린팅이 가능하면서도 효율적으로 수직 방향으로의 열에너지를 확보할 수 있도록 단열 구조체가 포함된 초박막 신축 열전소자를 개발했다고 밝혔다. 열전소자는 보통 2차원의 필름 형태로 제작되어 수평 방향으로 양 끝의 열에너지 차이를 확보해야 하는데, 이와 반대로 실생활에서 열에너지는 대부분 수직 방향으로 전달된다. 열전소자를 3차원 구조로 제작하여 수직 방향의 열에너지를 확보하기 위한 기존 연구는 소자의 크기가 크고 형태가 불안정하여 충격과 변형에 취약했다. KIST 연구팀은 열전소자 내에서 온도 차이를 극대화하기 위해 열전도도가 낮으면서 유연성과 신축성이 뛰어난 실리콘계 엘라스토머 소재로 소프트 절연 플랫폼을 제작했다. 이에 더해, 우수한 열전 특성을 가지는 탄소나노튜브(CNT) 잉크를 용매에 균일하게 분산시킴으로써 농도가 낮아 흘러내리거나 반대로 농도가 높아 뭉치지 않도록 최적화된 점도를 가지는 잉크를 제작했다. 이를 기반으로 3차원의 소프트 절연 플랫폼을 따라 직접 잉크 쓰기를 통해 제작한 열전소자는 안정적인 인쇄가 가능하며 높은 해상도로 패턴을 유지했다. 또한 굽힘이나 눌림과 같은 기계적 변형 하에서도 매우 안정적으로 열에너지를 전기에너지로 변환해 열원 형태에 따라 에너지 변환 효율이 저하되는 기존 열전소자 한계를 극복했다. 해당 열전소자는 기존의 프린팅 공정 기반 소프트 열전소자 연구와 비교했을 때 가장 높은 에너지 변환 성능 (0.28 mV K-1 cm-2)을 기록했다. 이는 패치형 열전소자를 10×10 cm2 면적으로 제작했을 때, 체온만으로 생체 신호 또는 수면 패턴 모니터링 등과 같은 헬스케어 센서 또는 웨어러블 센서를 구동시킬 수 있는 수준이다. 정승준 박사는 “이번 연구성과는 패치형 열전소자를 구현하는 기초기술이 될 수 있으며, 체온으로 발전이 가능한 밴드타입의 열전소자 제작 또한 가능하다”라면서, “앞으로 지속적인 온도 차이를 스스로 확보할 수 있는 스마트 열전소자를 개발하여 폐열을 이용한 자가발전 전자기기의 대중화를 위해 노력하겠다”라고 전했다. 과학기술정보통신부(장관 이종호)의 나노·소재기술개발사업과 학문후속세대양성사업, KIST 주요사업으로 수행된 이번 연구 성과는 어드밴스드 에너지 머티리얼즈(Advanced Energy Materials, IF 29.698)에 후면 표지논문(Back Cover)으로 게재되었다. * All Direct Ink Writing of 3D Compliant Carbon Thermoelectric Generators for High Energy Conversion Efficiency [그림 1] 3차원 인쇄 기술을 이용한 고효율 열전소자 개발 전략 및 외부 환경에 의한 변형 하에도 안정적인 에너지 변환을 보여주고 있다 [사진 1] 장두준 박사후연구원(왼쪽)과 황성권 학생연구원이 직접인쇄공정으로 제작한 삼차원 웨어러블 열전소자를 시연하고 있다 ○ 논문명: All Direct Ink Writing of 3D Compliant Carbon Thermoelectric Generators for High Energy Conversion Efficiency ○ 학술지: Advanced Energy Materials ○ DOI: https://doi.org/10.1002/aenm.202204171 ○ 논문저자 - 황성권 학생연구원(제1저자/KIST 소프트융합소재연구센터,서울대학교), - 장두준 박사후연구원(제1저자/KIST소프트융합소재연구센터) - 이병문 박사(제2저자/서울대학교) - 유용상 교수(제3저자/고려대학교) - 김희숙 책임연구원(교신저자/KIST소프트융합소재연구센터) - 정승준 책임연구원(교신저자/KIST소프트융합소재연구센터)

- 수평 방향 뿐 아니라 수직 방향의 열에너지까지 모두 확보 가능 - 맞춤형 패치 타입의 대면적 열전소자로 활용 가능성 열전소자는 양 끝의 온도 차이를 전기에너지로 변환하는 소자로, 낭비되는 열에서 전력을 생산할 수 있어 차세대 신재생 에너지 하베스팅 소자라고 불린다. 최근에는 사람의 피부처럼 굴곡진 열원에서도 효율적으로 사용할 수 있도록 유연하면서 가공성이 뛰어난 용액 기반의 소재를 사용한 열전소자에 관한 연구가 활발하다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진)은 소프트융합소재연구센터 정승준, 김희숙 박사 공동 연구팀이 직접 잉크 쓰기(DIW, Direct Ink Writing) 기술을 도입, 삼차원 구조체에 직접 프린팅이 가능하면서도 효율적으로 수직 방향으로의 열에너지를 확보할 수 있도록 단열 구조체가 포함된 초박막 신축 열전소자를 개발했다고 밝혔다. 열전소자는 보통 2차원의 필름 형태로 제작되어 수평 방향으로 양 끝의 열에너지 차이를 확보해야 하는데, 이와 반대로 실생활에서 열에너지는 대부분 수직 방향으로 전달된다. 열전소자를 3차원 구조로 제작하여 수직 방향의 열에너지를 확보하기 위한 기존 연구는 소자의 크기가 크고 형태가 불안정하여 충격과 변형에 취약했다. KIST 연구팀은 열전소자 내에서 온도 차이를 극대화하기 위해 열전도도가 낮으면서 유연성과 신축성이 뛰어난 실리콘계 엘라스토머 소재로 소프트 절연 플랫폼을 제작했다. 이에 더해, 우수한 열전 특성을 가지는 탄소나노튜브(CNT) 잉크를 용매에 균일하게 분산시킴으로써 농도가 낮아 흘러내리거나 반대로 농도가 높아 뭉치지 않도록 최적화된 점도를 가지는 잉크를 제작했다. 이를 기반으로 3차원의 소프트 절연 플랫폼을 따라 직접 잉크 쓰기를 통해 제작한 열전소자는 안정적인 인쇄가 가능하며 높은 해상도로 패턴을 유지했다. 또한 굽힘이나 눌림과 같은 기계적 변형 하에서도 매우 안정적으로 열에너지를 전기에너지로 변환해 열원 형태에 따라 에너지 변환 효율이 저하되는 기존 열전소자 한계를 극복했다. 해당 열전소자는 기존의 프린팅 공정 기반 소프트 열전소자 연구와 비교했을 때 가장 높은 에너지 변환 성능 (0.28 mV K-1 cm-2)을 기록했다. 이는 패치형 열전소자를 10×10 cm2 면적으로 제작했을 때, 체온만으로 생체 신호 또는 수면 패턴 모니터링 등과 같은 헬스케어 센서 또는 웨어러블 센서를 구동시킬 수 있는 수준이다. 정승준 박사는 “이번 연구성과는 패치형 열전소자를 구현하는 기초기술이 될 수 있으며, 체온으로 발전이 가능한 밴드타입의 열전소자 제작 또한 가능하다”라면서, “앞으로 지속적인 온도 차이를 스스로 확보할 수 있는 스마트 열전소자를 개발하여 폐열을 이용한 자가발전 전자기기의 대중화를 위해 노력하겠다”라고 전했다. 과학기술정보통신부(장관 이종호)의 나노·소재기술개발사업과 학문후속세대양성사업, KIST 주요사업으로 수행된 이번 연구 성과는 어드밴스드 에너지 머티리얼즈(Advanced Energy Materials, IF 29.698)에 후면 표지논문(Back Cover)으로 게재되었다. * All Direct Ink Writing of 3D Compliant Carbon Thermoelectric Generators for High Energy Conversion Efficiency [그림 1] 3차원 인쇄 기술을 이용한 고효율 열전소자 개발 전략 및 외부 환경에 의한 변형 하에도 안정적인 에너지 변환을 보여주고 있다 [사진 1] 장두준 박사후연구원(왼쪽)과 황성권 학생연구원이 직접인쇄공정으로 제작한 삼차원 웨어러블 열전소자를 시연하고 있다 ○ 논문명: All Direct Ink Writing of 3D Compliant Carbon Thermoelectric Generators for High Energy Conversion Efficiency ○ 학술지: Advanced Energy Materials ○ DOI: https://doi.org/10.1002/aenm.202204171 ○ 논문저자 - 황성권 학생연구원(제1저자/KIST 소프트융합소재연구센터,서울대학교), - 장두준 박사후연구원(제1저자/KIST소프트융합소재연구센터) - 이병문 박사(제2저자/서울대학교) - 유용상 교수(제3저자/고려대학교) - 김희숙 책임연구원(교신저자/KIST소프트융합소재연구센터) - 정승준 책임연구원(교신저자/KIST소프트융합소재연구센터)

- 수평 방향 뿐 아니라 수직 방향의 열에너지까지 모두 확보 가능 - 맞춤형 패치 타입의 대면적 열전소자로 활용 가능성 열전소자는 양 끝의 온도 차이를 전기에너지로 변환하는 소자로, 낭비되는 열에서 전력을 생산할 수 있어 차세대 신재생 에너지 하베스팅 소자라고 불린다. 최근에는 사람의 피부처럼 굴곡진 열원에서도 효율적으로 사용할 수 있도록 유연하면서 가공성이 뛰어난 용액 기반의 소재를 사용한 열전소자에 관한 연구가 활발하다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진)은 소프트융합소재연구센터 정승준, 김희숙 박사 공동 연구팀이 직접 잉크 쓰기(DIW, Direct Ink Writing) 기술을 도입, 삼차원 구조체에 직접 프린팅이 가능하면서도 효율적으로 수직 방향으로의 열에너지를 확보할 수 있도록 단열 구조체가 포함된 초박막 신축 열전소자를 개발했다고 밝혔다. 열전소자는 보통 2차원의 필름 형태로 제작되어 수평 방향으로 양 끝의 열에너지 차이를 확보해야 하는데, 이와 반대로 실생활에서 열에너지는 대부분 수직 방향으로 전달된다. 열전소자를 3차원 구조로 제작하여 수직 방향의 열에너지를 확보하기 위한 기존 연구는 소자의 크기가 크고 형태가 불안정하여 충격과 변형에 취약했다. KIST 연구팀은 열전소자 내에서 온도 차이를 극대화하기 위해 열전도도가 낮으면서 유연성과 신축성이 뛰어난 실리콘계 엘라스토머 소재로 소프트 절연 플랫폼을 제작했다. 이에 더해, 우수한 열전 특성을 가지는 탄소나노튜브(CNT) 잉크를 용매에 균일하게 분산시킴으로써 농도가 낮아 흘러내리거나 반대로 농도가 높아 뭉치지 않도록 최적화된 점도를 가지는 잉크를 제작했다. 이를 기반으로 3차원의 소프트 절연 플랫폼을 따라 직접 잉크 쓰기를 통해 제작한 열전소자는 안정적인 인쇄가 가능하며 높은 해상도로 패턴을 유지했다. 또한 굽힘이나 눌림과 같은 기계적 변형 하에서도 매우 안정적으로 열에너지를 전기에너지로 변환해 열원 형태에 따라 에너지 변환 효율이 저하되는 기존 열전소자 한계를 극복했다. 해당 열전소자는 기존의 프린팅 공정 기반 소프트 열전소자 연구와 비교했을 때 가장 높은 에너지 변환 성능 (0.28 mV K-1 cm-2)을 기록했다. 이는 패치형 열전소자를 10×10 cm2 면적으로 제작했을 때, 체온만으로 생체 신호 또는 수면 패턴 모니터링 등과 같은 헬스케어 센서 또는 웨어러블 센서를 구동시킬 수 있는 수준이다. 정승준 박사는 “이번 연구성과는 패치형 열전소자를 구현하는 기초기술이 될 수 있으며, 체온으로 발전이 가능한 밴드타입의 열전소자 제작 또한 가능하다”라면서, “앞으로 지속적인 온도 차이를 스스로 확보할 수 있는 스마트 열전소자를 개발하여 폐열을 이용한 자가발전 전자기기의 대중화를 위해 노력하겠다”라고 전했다. 과학기술정보통신부(장관 이종호)의 나노·소재기술개발사업과 학문후속세대양성사업, KIST 주요사업으로 수행된 이번 연구 성과는 어드밴스드 에너지 머티리얼즈(Advanced Energy Materials, IF 29.698)에 후면 표지논문(Back Cover)으로 게재되었다. * All Direct Ink Writing of 3D Compliant Carbon Thermoelectric Generators for High Energy Conversion Efficiency [그림 1] 3차원 인쇄 기술을 이용한 고효율 열전소자 개발 전략 및 외부 환경에 의한 변형 하에도 안정적인 에너지 변환을 보여주고 있다 [사진 1] 장두준 박사후연구원(왼쪽)과 황성권 학생연구원이 직접인쇄공정으로 제작한 삼차원 웨어러블 열전소자를 시연하고 있다 ○ 논문명: All Direct Ink Writing of 3D Compliant Carbon Thermoelectric Generators for High Energy Conversion Efficiency ○ 학술지: Advanced Energy Materials ○ DOI: https://doi.org/10.1002/aenm.202204171 ○ 논문저자 - 황성권 학생연구원(제1저자/KIST 소프트융합소재연구센터,서울대학교), - 장두준 박사후연구원(제1저자/KIST소프트융합소재연구센터) - 이병문 박사(제2저자/서울대학교) - 유용상 교수(제3저자/고려대학교) - 김희숙 책임연구원(교신저자/KIST소프트융합소재연구센터) - 정승준 책임연구원(교신저자/KIST소프트융합소재연구센터)