KIST, 바이러스 잡고 상처 회복 돕는 다기능 펩타이드 개발 - 항바이러스‧조색 재생 기능 갖춘 천연 단백질 대사체 유래 펩타이드 개발 펩타이드 대사체의 차세대 신약 및 조직 재생용 바이오소재로 확장 가능성 높여 코로나19 팬데믹 이후 전 세계적으로 항바이러스 치료제에 관한 관심이 높아지고 있다. 최근, 위고비(Wegovy)와 같은 펩타이드 신약이 주목받으면서 천연물 기반의 효과적인 펩타이드 치료제에 대한 수요가 빠르게 증가하고 있다. 특히, 천연 단백질이 체내에서 분해되며 생성되는 ‘펩타이드 대사체’는 다기능성 신약 개발에 적합한 유망 후보물질로 주목받고 있다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 오상록) 생체재료연구센터 한형섭 박사, 천연물시스템생물연구센터 송대근 박사, 도핑컨트롤센터 권오승 박사 연구팀은 천연물에서 유래한 펩타이드를 기반으로 항바이러스와 조직 재생 기능을 동시에 갖춘 치료 물질을 개발했다고 밝혔다. 연구팀은 우리 몸에 존재하는 특정 단백질(티모신 β4)이 분해되며 생기는 펩타이드 대사체(Ac-Tβ1-17)가 항바이러스 작용과 조직 재생을 동시에 유도할 수 있는 기능성 물질임을 밝혀냈다. 연구팀이 발굴한 펩타이드 대사체(Ac-Tβ1-17)는 코로나19 바이러스의 주요 단백질 분해 효소(Mpro) 활성을 85% 이상 억제해 강력한 항바이러스 효과를 보였다. 또한, 사람 혈관 세포를 활용한 실험에서는 세포 성장과 상처 치유, 혈관 생성, 유해 산소 제거 등 몸의 회복 과정에 중요한 기능을 활성화하는 효과도 함께 확인됐다. 연구진은 펩타이드 대사체(Ac-Tβ1-17)의 우수한 생물학적 기능을 실제 치료에 활용하기 위해 지지체를 직접 제작했다. 지지체는 세포가 자라거나 손상된 조직이 회복되는 데 발판이 되는 구조물로 재생의학 분야에서 중요한 역할을 한다. 이 펩타이드 지지체는 세포가 잘 부착되고 성장하며 혈관이 잘 형성되는 등 조직 회복을 유도하는 데 매우 효과적인 것으로 나타났다. 이번 연구는 하나의 펩타이드가 항바이러스 치료와 조직 재생이라는 두 가지 기능을 동시에 수행할 수 있음을 입증해 기존 단백질 치료제의 한계를 극복할 것으로 기대된다. 또한, 단백질이 체내에서 분해되어 생성되는 대사체의 가능성에 주목했다는 점에서 신약과 의료용 바이오소재 개발에 중요한 기술적 기반이 될 수 있다. 연구팀은 펩타이드 대사체(Ac-Tβ1-17)를 활용한 맞춤형 치료제 및 조직 재생용 생체재료 실용화를 위한 연구를 수행할 계획이다. KIST 한형섭 박사는 “이번 연구는 단백질 대사체가 신약뿐만 아니라 조직 재생을 위한 바이오소재로도 활용될 수 있음을 보여준 사례로, 향후 다양한 생체 응용 분야로의 확장 가능성을 확인한 데 의의가 있다”라고 말했다. 송대근 박사는 “천연 유래 생체활성 소재를 활용한 연구를 지속해 항바이러스제, 기능성 생체재료 등 다양한 분야에서 실용화할 계획”이라고 밝혔으며, 권오승 박사는 “티모신 β4 단백질의 대사체가 공동 연구를 통해 신약 후보 물질로 발굴되어 앞으로 이 분야에 많은 활용 가능성이 기대된다”라고 말했다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 유상임)의 지원을 받아 KIST 주요사업 및 국제화기반조성사업(NRF-2021K1A3A1A74095929) 등으로 수행됐다. 이번 연구 성과는 국제 학술지 「Bioactive Materials」 (IF 18.0, JCR 분야 0.9%)에 게재됐다. * 논문명 : Protein to biomaterials: Unraveling the antiviral and proangiogenic activities of Ac-Tβ1-17 peptide, a thymosin β4 metabolite, and its implications in peptide-scaffold preparation [그림 1] 체내 단백질로부터 활성 펩타이드 소재 개발 인체에 존재하는 Thymosin beta 4 단백질의 대사물인 Ac-Tβ1-17의 항바이러스 효능, 세포재생효능, 상처회복효능, 신생혈관 재생 효능을 관찰하였다. [그림 2] Ac-Tβ1-17의 항바이러스 효능 발견 기존 티모신 베타4 단백질은 항바이러스 효능을 갖고 있지 않았던 반면, 그 대사체인 Ac-Tβ1-17은 코로나바이러스에 대한 강한 항바이러스 효능을 가지는 것으로 밝혀졌다. [그림 3] Ac-Tβ1-17의 신생혈관 재생 효능 적용 Ac-Tβ1-17을 펩타이드 지지체에 코팅하거나 마우스 중족골에 처리한 뒤 혈관 생성 효능을 관찰한 결과, Ac-Tβ1-17은 혈관 재생에 탁월한 효능이 있는 것으로 밝혀졌다.

KIST, 바이러스 잡고 상처 회복 돕는 다기능 펩타이드 개발 - 항바이러스‧조색 재생 기능 갖춘 천연 단백질 대사체 유래 펩타이드 개발 펩타이드 대사체의 차세대 신약 및 조직 재생용 바이오소재로 확장 가능성 높여 코로나19 팬데믹 이후 전 세계적으로 항바이러스 치료제에 관한 관심이 높아지고 있다. 최근, 위고비(Wegovy)와 같은 펩타이드 신약이 주목받으면서 천연물 기반의 효과적인 펩타이드 치료제에 대한 수요가 빠르게 증가하고 있다. 특히, 천연 단백질이 체내에서 분해되며 생성되는 ‘펩타이드 대사체’는 다기능성 신약 개발에 적합한 유망 후보물질로 주목받고 있다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 오상록) 생체재료연구센터 한형섭 박사, 천연물시스템생물연구센터 송대근 박사, 도핑컨트롤센터 권오승 박사 연구팀은 천연물에서 유래한 펩타이드를 기반으로 항바이러스와 조직 재생 기능을 동시에 갖춘 치료 물질을 개발했다고 밝혔다. 연구팀은 우리 몸에 존재하는 특정 단백질(티모신 β4)이 분해되며 생기는 펩타이드 대사체(Ac-Tβ1-17)가 항바이러스 작용과 조직 재생을 동시에 유도할 수 있는 기능성 물질임을 밝혀냈다. 연구팀이 발굴한 펩타이드 대사체(Ac-Tβ1-17)는 코로나19 바이러스의 주요 단백질 분해 효소(Mpro) 활성을 85% 이상 억제해 강력한 항바이러스 효과를 보였다. 또한, 사람 혈관 세포를 활용한 실험에서는 세포 성장과 상처 치유, 혈관 생성, 유해 산소 제거 등 몸의 회복 과정에 중요한 기능을 활성화하는 효과도 함께 확인됐다. 연구진은 펩타이드 대사체(Ac-Tβ1-17)의 우수한 생물학적 기능을 실제 치료에 활용하기 위해 지지체를 직접 제작했다. 지지체는 세포가 자라거나 손상된 조직이 회복되는 데 발판이 되는 구조물로 재생의학 분야에서 중요한 역할을 한다. 이 펩타이드 지지체는 세포가 잘 부착되고 성장하며 혈관이 잘 형성되는 등 조직 회복을 유도하는 데 매우 효과적인 것으로 나타났다. 이번 연구는 하나의 펩타이드가 항바이러스 치료와 조직 재생이라는 두 가지 기능을 동시에 수행할 수 있음을 입증해 기존 단백질 치료제의 한계를 극복할 것으로 기대된다. 또한, 단백질이 체내에서 분해되어 생성되는 대사체의 가능성에 주목했다는 점에서 신약과 의료용 바이오소재 개발에 중요한 기술적 기반이 될 수 있다. 연구팀은 펩타이드 대사체(Ac-Tβ1-17)를 활용한 맞춤형 치료제 및 조직 재생용 생체재료 실용화를 위한 연구를 수행할 계획이다. KIST 한형섭 박사는 “이번 연구는 단백질 대사체가 신약뿐만 아니라 조직 재생을 위한 바이오소재로도 활용될 수 있음을 보여준 사례로, 향후 다양한 생체 응용 분야로의 확장 가능성을 확인한 데 의의가 있다”라고 말했다. 송대근 박사는 “천연 유래 생체활성 소재를 활용한 연구를 지속해 항바이러스제, 기능성 생체재료 등 다양한 분야에서 실용화할 계획”이라고 밝혔으며, 권오승 박사는 “티모신 β4 단백질의 대사체가 공동 연구를 통해 신약 후보 물질로 발굴되어 앞으로 이 분야에 많은 활용 가능성이 기대된다”라고 말했다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 유상임)의 지원을 받아 KIST 주요사업 및 국제화기반조성사업(NRF-2021K1A3A1A74095929) 등으로 수행됐다. 이번 연구 성과는 국제 학술지 「Bioactive Materials」 (IF 18.0, JCR 분야 0.9%)에 게재됐다. * 논문명 : Protein to biomaterials: Unraveling the antiviral and proangiogenic activities of Ac-Tβ1-17 peptide, a thymosin β4 metabolite, and its implications in peptide-scaffold preparation [그림 1] 체내 단백질로부터 활성 펩타이드 소재 개발 인체에 존재하는 Thymosin beta 4 단백질의 대사물인 Ac-Tβ1-17의 항바이러스 효능, 세포재생효능, 상처회복효능, 신생혈관 재생 효능을 관찰하였다. [그림 2] Ac-Tβ1-17의 항바이러스 효능 발견 기존 티모신 베타4 단백질은 항바이러스 효능을 갖고 있지 않았던 반면, 그 대사체인 Ac-Tβ1-17은 코로나바이러스에 대한 강한 항바이러스 효능을 가지는 것으로 밝혀졌다. [그림 3] Ac-Tβ1-17의 신생혈관 재생 효능 적용 Ac-Tβ1-17을 펩타이드 지지체에 코팅하거나 마우스 중족골에 처리한 뒤 혈관 생성 효능을 관찰한 결과, Ac-Tβ1-17은 혈관 재생에 탁월한 효능이 있는 것으로 밝혀졌다.

KIST, 바이러스 잡고 상처 회복 돕는 다기능 펩타이드 개발 - 항바이러스‧조색 재생 기능 갖춘 천연 단백질 대사체 유래 펩타이드 개발 펩타이드 대사체의 차세대 신약 및 조직 재생용 바이오소재로 확장 가능성 높여 코로나19 팬데믹 이후 전 세계적으로 항바이러스 치료제에 관한 관심이 높아지고 있다. 최근, 위고비(Wegovy)와 같은 펩타이드 신약이 주목받으면서 천연물 기반의 효과적인 펩타이드 치료제에 대한 수요가 빠르게 증가하고 있다. 특히, 천연 단백질이 체내에서 분해되며 생성되는 ‘펩타이드 대사체’는 다기능성 신약 개발에 적합한 유망 후보물질로 주목받고 있다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 오상록) 생체재료연구센터 한형섭 박사, 천연물시스템생물연구센터 송대근 박사, 도핑컨트롤센터 권오승 박사 연구팀은 천연물에서 유래한 펩타이드를 기반으로 항바이러스와 조직 재생 기능을 동시에 갖춘 치료 물질을 개발했다고 밝혔다. 연구팀은 우리 몸에 존재하는 특정 단백질(티모신 β4)이 분해되며 생기는 펩타이드 대사체(Ac-Tβ1-17)가 항바이러스 작용과 조직 재생을 동시에 유도할 수 있는 기능성 물질임을 밝혀냈다. 연구팀이 발굴한 펩타이드 대사체(Ac-Tβ1-17)는 코로나19 바이러스의 주요 단백질 분해 효소(Mpro) 활성을 85% 이상 억제해 강력한 항바이러스 효과를 보였다. 또한, 사람 혈관 세포를 활용한 실험에서는 세포 성장과 상처 치유, 혈관 생성, 유해 산소 제거 등 몸의 회복 과정에 중요한 기능을 활성화하는 효과도 함께 확인됐다. 연구진은 펩타이드 대사체(Ac-Tβ1-17)의 우수한 생물학적 기능을 실제 치료에 활용하기 위해 지지체를 직접 제작했다. 지지체는 세포가 자라거나 손상된 조직이 회복되는 데 발판이 되는 구조물로 재생의학 분야에서 중요한 역할을 한다. 이 펩타이드 지지체는 세포가 잘 부착되고 성장하며 혈관이 잘 형성되는 등 조직 회복을 유도하는 데 매우 효과적인 것으로 나타났다. 이번 연구는 하나의 펩타이드가 항바이러스 치료와 조직 재생이라는 두 가지 기능을 동시에 수행할 수 있음을 입증해 기존 단백질 치료제의 한계를 극복할 것으로 기대된다. 또한, 단백질이 체내에서 분해되어 생성되는 대사체의 가능성에 주목했다는 점에서 신약과 의료용 바이오소재 개발에 중요한 기술적 기반이 될 수 있다. 연구팀은 펩타이드 대사체(Ac-Tβ1-17)를 활용한 맞춤형 치료제 및 조직 재생용 생체재료 실용화를 위한 연구를 수행할 계획이다. KIST 한형섭 박사는 “이번 연구는 단백질 대사체가 신약뿐만 아니라 조직 재생을 위한 바이오소재로도 활용될 수 있음을 보여준 사례로, 향후 다양한 생체 응용 분야로의 확장 가능성을 확인한 데 의의가 있다”라고 말했다. 송대근 박사는 “천연 유래 생체활성 소재를 활용한 연구를 지속해 항바이러스제, 기능성 생체재료 등 다양한 분야에서 실용화할 계획”이라고 밝혔으며, 권오승 박사는 “티모신 β4 단백질의 대사체가 공동 연구를 통해 신약 후보 물질로 발굴되어 앞으로 이 분야에 많은 활용 가능성이 기대된다”라고 말했다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 유상임)의 지원을 받아 KIST 주요사업 및 국제화기반조성사업(NRF-2021K1A3A1A74095929) 등으로 수행됐다. 이번 연구 성과는 국제 학술지 「Bioactive Materials」 (IF 18.0, JCR 분야 0.9%)에 게재됐다. * 논문명 : Protein to biomaterials: Unraveling the antiviral and proangiogenic activities of Ac-Tβ1-17 peptide, a thymosin β4 metabolite, and its implications in peptide-scaffold preparation [그림 1] 체내 단백질로부터 활성 펩타이드 소재 개발 인체에 존재하는 Thymosin beta 4 단백질의 대사물인 Ac-Tβ1-17의 항바이러스 효능, 세포재생효능, 상처회복효능, 신생혈관 재생 효능을 관찰하였다. [그림 2] Ac-Tβ1-17의 항바이러스 효능 발견 기존 티모신 베타4 단백질은 항바이러스 효능을 갖고 있지 않았던 반면, 그 대사체인 Ac-Tβ1-17은 코로나바이러스에 대한 강한 항바이러스 효능을 가지는 것으로 밝혀졌다. [그림 3] Ac-Tβ1-17의 신생혈관 재생 효능 적용 Ac-Tβ1-17을 펩타이드 지지체에 코팅하거나 마우스 중족골에 처리한 뒤 혈관 생성 효능을 관찰한 결과, Ac-Tβ1-17은 혈관 재생에 탁월한 효능이 있는 것으로 밝혀졌다.

안녕하세요. 물 속에 들어있는 수소 함량을 알고 싶은데, 한국과학기술연구원에서 확인할 수 있는 방법이 있을까요?~ 만약 확인할 수 있는 방법이 없다면, 얼음 결정 혹은 물분자 구조에 대해 사진찍는 것은 가능할까요~? 답변 부탁드립니다! 감사합니다.!

KIST 최지현 박사, 휴먼프론티어사이언스프로그램(HFSP) 선정 쾌거 - ‘노벨상 펀드’로 불리는 휴먼프론티어사이언스프로그램(HFSP)에 선정 - ‘무리지어 먹이를 찾는 행동의 뇌·대사 메커니즘’ 주제로 독일-미국 공동연구 한국과학기술연구원(이하 KIST, 원장 오상록)은 2025년 휴먼프론티어사이언스프로그램(Human Frontier Science Program·HFSP)에 최지현 KIST 뇌질환연구단 책임연구원이 선정됐다고 밝혔다. 이번 HFSP 연구비 지원 프로그램 수상은 2,208명이 구성한 807개의 후보팀과의 경쟁에서 최종 30팀(92명)에 선정된 쾌거이다. 최지현 박사팀은 그랜트 트랙 (Research Grants)에 선정되어 향후 3년간 연간 40만 달러, 총 120만 달러의 연구비를 지원받는다. 최지현 박사는 독일 막스 프랑크 연구소의 Ahmed El Hady 박사, 미국 뉴욕대학교의 Robert Froemke 교수와 함께 국제 공동 연구팀을 구성하여, '무리지어 먹이를 찾는 행동의 뇌·대사 메커니즘'을 연구할 계획이다. 이 연구는 쥐 집단이 실제 환경에서 협력하여 생존 전략을 수립하고 행동하는 과정을 분석하며, 뇌와 신경회로, 호르몬 및 대사 상태, 사회적 상호작용이 어떻게 얽혀 있는지를 종합적으로 밝히는 것이 핵심 목표다. 특히, 최지현 박사팀은 KIST에서 자체 개발한 군집 무선 뇌파 측정 시스템(CBRAIN)을 활용하여 행동, 생리, 신경 활동을 통합적으로 기록하는 기술을 제공할 예정이다. 또한, 뉴욕대학교의 24시간 행동 모니터링 시스템과 막스 프랑크 연구소의 행동 예측 수리모델을 결합하여, 생존을 위한 협력 행동의 뇌-생리-사회적 기전을 정량적으로 규명할 계획이다. 휴먼프론티어사이언스프로그램(HFSP)는 독창적인 학제간 융합 국제 공동연구를 수행할 역량을 지닌 연구자를 선별하고, 새로운 접근법을 통해 생명 기전을 밝히는 연구를 지원하는 국제 펀딩 프로그램이다. 1989년 설립 이래 73개국 8,500명 이상의 연구자를 지원했으며, 수혜자 중 31명이 노벨상을 수상해 '노벨상 펀드'로도 불린다. 이번 2025년 HFSP에서는 최지현 책임연구원을 포함해 신우정 KAIST 교수, 윤영규 KAIST 교수, 최누리 박사(독일 콘스탄츠 대학), 홍유리 박사(독일 막스 플랑크 분자세포생물 및 유전학연구소) 등 총 5명의 한국 연구자가 수상자로 선정됐다. 오상록 KIST 원장은 "최지현 책임연구원이 연구 혁신성을 인정받아 HFSP 수상자로 선정된 것을 축하하며, 앞으로도 더 많은 연구자가 도전적인 연구를 수행할 수 있도록 적극 지원하겠다"고 밝혔다.

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.