공과대학

고단백 차세대 식품 원료인 스피루리나의 다양한 기후에서도 키울 수 있도록 배양 조건을 자동으로 조절하는 인공지능(AI) 알고리즘이 나왔다. UNIST 탄소중립대학원 임한권 교수팀은 인도네시아대학교(University of Indonesia) 리에즈카 안디카(Riezqa Andika) 교수팀과 함께 다중 에이전트 강화학습 기반의 스피루리나 배양 AI 제어 알고리즘을 개발했다고 13일 밝혔다. 스피루리나는 단백질 함량이 60%에 이르고 필수아미노산, 비타민, 무기질도 풍부한 미세조류다. 농경지가 아닌 배양시설에서도 빠르게 자랄 수 있어 건강식품과 대체 단백질 원료로 주목받지만, 채산성을 맞추기는 까다롭다. 생산량을 늘리면서 조명과 냉난방에 쓰는 에너지를 줄여야 하는데, 지역과 계절에 따라 기온과 햇빛의 양이 크게 달라지는 데다, 빛과 온도, 영양분, 이산화탄소, 산성도 같은 생육 조건도 서로 영향을 주기 때문이다. 이산화탄소를 많이 공급하면 성장은 빨라질 수 있지만 배양액이 산성화돼 스피루리나의 광합성과 생장이 저해될 수 있고, 인공조명을 강하게 켜면 광합성에는 도움이 되지만 전력 사용량이 늘어나는 것이다. 연구팀이 개발한 알고리즘은 빛과 온도, 영양분, 이산화탄소, 산성도를 각각 담당하는 5개의 AI가 배양 상태와 기후에 맞춰 조명 밝기와 냉난방 출력, 각 물질의 투입량을 조절해 스피루리나의 생장은 높이고 에너지 사용량을 줄일 수 있다. 연구팀은 먼저 빛과 온도, 산성도, 영양분, 이산화탄소·산소 농도, 스피루리나 양 등 7가지 조건에 따라 생장과 배양 상태가 어떻게 달라지는지를 계산하는 가상의 배양 환경을 만든 뒤, 5개의 AI를 강화학습시켜 이 알고리즘을 만들었다. 강화학습은 AI가 각 선택의 결과에 따라 점수를 받으며 더 나은 방법을 익히는 학습 방식으로, 스피루리나는 잘 자라고 에너지는 적게 쓸수록 높은 점수를 주는 식이다. 온도가 기준보다 낮으면 히터를 최대 출력으로 켠다는 식의 미리 정해진 기준을 따르는 기존 방식과 달리, 여러 조건이 서로 영향을 주고 조절 효과가 시간차를 두고 나타나는 복잡한 상황에서도 배양 상태에 맞춰 각 조건의 조절량을 유연하게 결정할 수 있게 된다. 서로 다른 기후를 대표하는 8개 도시의 사계절 기상자료를 입력해 알고리즘을 평가해본 결과, AI 제어 방식으로 스피루리나 농도가 연구에서 가정한 수확 기준에 기존 방식보다 59시간 먼저 도달할 수 있었다. 건조 스피루리나 1㎏을 생산하는 데 필요한 에너지는 평균 14% 줄었으며, 계절별 기온 변화가 큰 울산에서는 최대 20%, 베이징에서는 21% 절감됐다. 이산화탄소 흡수량은 평균 78% 늘었고, 투입한 이산화탄소가 실제 스피루리나에 흡수된 비율도 44%에서 49%로 높아졌다. 제1저자 아흐마드 샤우키(Ahmad Syauqi) 연구원은 “AI로 미세조류를 더 빨리 키우는 데서 나아가, 기후가 달라도 에너지는 덜 쓰고 이산화탄소는 더 흡수하도록 배양함으로써 생산성과 지속 가능성을 함께 높이는 제어법을 마련했다는 데 의미가 있다”고 설명했다. 임한권 교수는 “현재는 가상환경에서 성능을 확인한 단계인 만큼, 앞으로 센서와 제어장치를 갖춘 실제 배양시설에서 검증해 농수산업 현장에서도 쓸 수 있는 기술로 발전시킬 계획”이라고 말했다. 본 연구는 UNIST 탄소중립융합원연구사업, 한국연구재단 및 과학기술정보통신부 지원으로 수행됐으며, 연구 결과는 농업공학 분야 최상위 국제학술지인 '바이오 리소스 테크놀로지(Bioresource Technology)'에 6월 19일 온라인 공개됐다.

가볍지만 쉽게 삭아버려 널리 쓰이기 어려웠던 마그네슘 합금의 부식을 크게 줄이는 기술이 나왔다. 상용 합금 대비 부식 속도가 1/7 수준으로 줄었으며, 3일 동안 소금물에 담가놓아도 형태 변화 없이 멀쩡했다. UNIST 신소재공학과 박성수 교수팀은 마그네슘 속 철 불순물을 완전히 제거하는 대신 작은 입자 안에 가두는 설계 기술을 개발해 고내식성 마그네슘 합금을 만들었다고 12일 밝혔다. 마그네슘은 구조용 금속 중 가장 가볍다. 알루미늄보다 가벼워 자동차, 항공기, 드론, 휴대용 전자기기처럼 경량화가 필요한 분야에서 주목받아 왔지만, 물기나 소금기에 의해 쉽게 분해되는 탓에 널리 쓰기 어려웠다. 철 불순물은 마그네슘 합금의 부식을 빠르게 키우는 요인 중 하나다. 상용 마그네슘 원료에는 미량의 철이 들어 있는데, 철이 주변 마그네슘이 먼저 녹도록 만들어 표면을 빠르게 손상시킨다. 연구팀은 철 불순물을 입자 안에 가둠으로써 마그네슘과 직접 닿는 것을 차단하는 설계 기술을 통해 고내식성 합금을 개발했다.마그네슘 합금에 스칸듐을 미량 첨가한 기술이다. 스칸듐을 넣게 되면, 철이 스칸듐 화합물 껍질에 감싸진 ‘코어-쉘’ 구조가 만들어진다. 이 코어-쉘 구조를 만들기 위해서는 합금이 굳는 과정에서 철이 많은 코어가 먼저 생기고, 그 위를 철이 거의 없는 껍질이 덮어야 한다. 연구팀은 여러 원소를 대상으로 이론 계산을 한 뒤, 적합한 첨가물로 스칸듐을 골랐다. 실험 결과, 스칸듐을 넣지 않은 같은 마그네슘-알루미늄 합금은 3일 동안 소금물에 담그자 심하게 녹아버렸지만, 스칸듐을 넣은 합금은 큰 형태 변화가 없었다. 무게 변화로 계산한 부식 속도도 22.2mm/y에서 0.38mm/y로 낮아져, 약 60분의 1 수준에 그쳤다. mm/y는 부식 속도를 나타내는 단위로, 같은 속도로 1년 동안 부식됐을 때 금속 두께가 몇 mm 줄어드는지를 뜻한다. 또 상용 마그네슘 합금에 극미량의 스칸듐을 넣는 것만으로도 부식 속도가 1/7 수준으로 늦춰졌다. 상용 마그네슘 합금은 알루미늄 외에도 망간, 아연 등이 첨가되어 있다. 박성수 교수는 “그동안 마그네슘 기반 소재의 내식성을 높이려면 철 함량을 최대한 줄인 값비싼 고순도 원료가 필요하다는 인식이 강했는데, 이번에 개발된 합금은 초고순도 마그네슘 합금보다 철 불순물 함량이 6배 이상 높은데도, 부식 속도가 더 느리다”며 “값비싼 초고순도 원료에 대한 의존도를 낮출 수 있어 고가소재로 인식되던 마그네슘 소재의 산업 경쟁력을 높일 수 있는 설계 기술이 될 것”이라고 말했다. 연구 결과는 세계적 권위의 국제학술지 ‘사이언스 어드밴시스(Science Advances)’에 7월 23일 온라인 게재됐으며, 과학기술정보통신부 한국연구재단 등의 지원을 받아 이뤄졌다. (끝)

UNIST가 국내 배터리 산학연 전문가들을 울산에 초청해 신진 연구자의 성장, AI 기반 배터리 개발·제조, 산업 협력 방안을 논의했다. 세션별 주제 토론과 지역 기업 홍보 부스, 울산테크노파크(울산TP) 견학이 함께 진행됐다. UNIST 에너지화학공학과는 27일(목)부터 28일(금)까지 대학본부 대강당에서 '제5회 이차전지 최신 연구개발 동향 토론회'를 개최했다. 이번 행사에는 국내 주요 대학과 기업, 연구기관 등에서 300여 명이 참석했다. 이번 행사는 UNIST 삼성SDI 산학인력양성과정 사업, POSTECH 이차전지 특성화대학원 지원사업, DGIST 이차전지 소재·셀 제조 산업 전문인력양성 사업과 이차전지 원자재 분자단위 분석 기반구축 사업을 기반으로 운영됐으며, 산업계에서는 포스코홀딩스, 에코프로 이노베이션, 엘앤에프 등 배터리 소재 분야 3사가 행사를 후원했다. 이번 토론회는 빠르게 변화하는 이차전지 연구개발 동향을 공유하고, 대학·기업·연구기관 간 협업 과제를 발굴하기 위해 마련됐다. 행사는 '신진 커리어', 'AI-Battery', 'Battery 산업'의 3개 세션으로 구성됐다. 각 세션은 연사 발표에 이어 참가자 전원이 참여하는 주제 토론으로 진행됐으며, 참가자들은 신진 연구자의 연구 환경, AI 기술의 적용 조건, 산업이 필요로 하는 배터리 연구를 놓고 활발히 질문과 의견을 주고받았다. '신진 커리어' 세션에서는 중앙대 장해성 교수, 광운대 김민경 교수, 부경대 채문석 교수가 연구자로 성장해 온 과정과 앞으로의 연구 방향을 발표했다. 좌장을 맡은 POSTECH 이민아 교수는 초기 경력 연구자의 진로 설계와 독자적인 연구 분야 구축을 주제로 토론을 이끌었다. 'AI-Battery' 세션에서는 DGIST 박인철 교수와 고려대 전규정 교수가 AI를 활용한 배터리 연구개발과 제조 혁신 전략을 제시했다. KAIST 서동화 교수의 진행으로 AI 도입 가능성과 데이터 활용, 적용 과정에서 해결해야 할 과제를 검토했다. 'Battery 산업' 세션에서는 POSTECH 이상민 교수와 UNIST 정경민 교수가 산업 현장에서 축적한 개발 경험을 바탕으로 한 이차전지 연구자의 덕목과 지향점을 공유했다. 이어 UNIST 곽원진 교수의 주재로 대학·기업·연구소 간 연구 목적의 차이, 그리고 그 사이의 연결과 균형을 바탕으로 한 국내 이차전지 산업의 발전 방향을 논의했다. 행사장에서는 후원사와 울산TP, 지역 대표 기업들이 홍보 부스를 운영해 보유 기술과 사업 내용을 소개했다. 행사 이튿날인 28일에는 참가자들이 울산테크노파크를 견학하며 연구실 규모를 넘어선 산업 스케일의 이차전지 전극·셀 제조, 진단, 재활용 설비를 직접 살펴봤다. 행사를 주관한 곽원진 교수는 "이차전지는 소재 혁신과 AI 융합, 산업 현장의 요구가 긴밀하게 맞물리는 국가전략산업의 핵심 분야"라며 "신진 연구자부터 산업 전문가까지 세대와 분야를 연결하는 이번 토론회가 공동연구와 후속 협력의 출발점이 되길 바란다"고 밝혔다. 한편, 올해로 5회째를 맞은 이 토론회는 2022년 UNIST에서 시작해 POSTECH, DGIST와 함께 돌아가며 개최해 왔다. 지난해 DGIST에서 열린 제4회 행사에서는 양극·음극 소재, 차세대 전지, 배터리 재활용 기술을 다뤘으며, 올해는 소재와 기술 중심의 논의를 신진 연구자 성장, AI 활용, 산업 협력 분야로 확장했다.

고효율 페로브스카이트 원료 배합을 그대로 옮겨 태양전지를 만들어도, 층을 쌓는 순서가 달라지면 효율이 뚝 떨어지는 이유를 국내 연구진이 찾아냈다. 페로브스카이트 광흡수층 아래에 놓이는 재료가 바뀌면서 결정이 자라는 방식도 달라졌기 때문이다. 역구조의 바닥 재료에 맞게 원료 배합을 손보자 태양전지 효율은 26.3%까지 올라갔다. 역구조 전지는 실리콘과 페로브스카이트 전지를 결합한 탠덤 태양전지의 상부 셀에 주로 쓰이는 만큼, 고효율 탠덤 전지 개발에 도움이 될 전망이다. UNIST 에너지화학공학과 석상일 특훈교수팀은 정구조 태양전지용으로 개발된 고효율 페로브스카이트 원료를 역구조에 적용할 때 성능이 떨어지는 원인을 규명하고, 첨가 물질을 바꿔 고효율 역구조 페로브스카이트 태양전지를 개발했다고 5일 밝혔다. 페로브스카이트 태양전지는 용액을 바르는 공정으로 얇고 가볍게 만들 수 있는 차세대 태양전지다. 특히 역구조는 아래 실리콘 전지로 전달되는 빛의 손실이 적어, 현재 고효율 페로브스카이트·실리콘 탠덤 태양전지의 상부 셀에 주로 쓰인다. 역구조는 유기물 정공전달층을 페로브스카이트 결정 박막 아래에 깔은 전지다. 연구팀이 밝혀낸 바에 따르면, 정구조에서 첨가량을 늘려 결정성장을 돕던 염화메틸암모늄(MACl)이 역구조에서는 첨가량이 늘어나면 결함을 발생시켰다. MACl이 들어간 페로브스카이트 원료 용액을 결정화하는 과정에서 중간물질이 생기는데, 이 중간물질이 열처리 시 뒤늦게 빠져나가면서 페로브스카이트층 바닥, 즉 아래 정공전달층과 맞닿는 매몰 계면에 빈틈과 결함이 생기는 것이다. 빈틈과 결함은 ‘전기 입자’인 전하가 손실되는 지점이 되고, 태양전지 효율이 떨어지게 된다. 연구팀은 MACl의 양을 기존 30몰%에서 10몰%로 줄이고, 대신 염화납을 2몰% 넣어 고효율 전지를 만들었다. 염화납이 염소를 납과 강하게 결합한 상태로 바닥 부근에 머물게 해, 결정이 생기기 시작하는 시점과 위치를 고르게 조절해 주는 원리다. 조절된 배합을 적용한 전지는 최고 효율이 26.3%까지 올라, 정구조와 맞먹는 효율을 기록했다. 반면 기존 원료 배합은 전지 효율이 정구조 대비 2/3 수준에 그쳤다. 한편, 페로브스카이트 결정의 성장 과정과 염화납이 염소를 붙잡아 두는 효과를 확인하는 데는 포항가속기연구소의 첨단 분석법이 활용됐다. 석상일 특훈교수는 “정구조용 원료 배합이 역구조에서 성능이 떨어지는 근본 원인을 찾아냈으며, 역구조 태양전지의 효율을 높일 수 있는 원리와 설계 방향을 제시했다는 데 의의가 있다”며 “페로브스카이트·실리콘 탠덤 태양전지의 고효율 상부 셀 개발을 주도해 나갈 것”이라고 설명했다. 이번 연구는 에너지 분야 권위 저널 중 하나인 줄(Joule)에 7월 28일 온라인 출판되었다. 연구 수행은 한국연구재단의 지원을 받아 이뤄졌다.

햇빛만으로 물을 쪼개 수소를 만들고, 말 한마디로 3차원 공간 속 물체를 찾는다. 미래 에너지와 인공지능 연구에 도전해온 UNIST 대학원생 2명이 ‘2026 대통령과학장학생’에 뽑혔다. 탄소중립대학원 전은송 박사과정생과 인공지능대학원 방재훈 석사과정생이다. 전은송 박사과정생은 유기반도체 광전극을 이용해 태양광으로 그린수소를 생산하는 광전기화학 시스템을 연구한다. 유기반도체는 빛을 흡수하는 범위가 넓고 용액으로 가공할 수 있어 값싸고 가벼운 장치를 만드는 데 유리하다. 다만 오래 사용할수록 성능이 떨어지고 전하 전달 효율이 낮아지는 한계가 있다. 전은송 학생은 유기반도체 광양극과 광음극을 하나의 셀에 결합했다. 두 전극이 물 분해 반응을 나눠 맡아 별도의 외부 전압 없이 태양광만으로 수소를 생산한다. 현재는 변환 효율을 끌어올리고 셀의 수명을 늘리는 데 집중하고 있다. 그는 “풀어야 할 과제가 많은 분야에서 연구 과정과 성장 가능성을 인정받아 뜻깊고 책임감도 크다”며 “조한희 교수님의 세심한 지도와 실험이 막힐 때마다 함께 해법을 찾은 연구실 구성원들이 큰 힘이 됐다”고 말했다. 앞으로 해외 우수 연구기관과 협력해 셀 설계와 시스템 통합 경험을 쌓을 계획이다. 이를 국내 환경에 맞게 발전시켜 독자적인 태양광 그린수소 생산 기술을 확보하고, 탄소중립과 국가 에너지 안보에 기여하는 것이 목표다. 방재훈 석사과정생은 학부 시절 4년간 로봇을 직접 만들며 인공지능의 한계를 체감했다. 정해진 규칙 안에서는 잘 움직였지만, 환경이 바뀌거나 돌발 상황이 생기면 데이터를 다시 모으고 동작 조건도 새로 짜야 했다. 이 경험은 ‘사람의 요청을 주변 상황과 연결해 이해하는 AI’라는 연구 목표로 이어졌다. 첫 성과는 비디오 검색 AI의 좁은 시야를 넓힌 연구다. 기존 모델은 주인공이나 중심 물체처럼 눈에 띄는 요소에 집중해 배경의 사물, 사건의 순서, 시간에 따른 변화를 자주 놓쳤다. 방재훈 학생은 영상을 장면 전환 지점에 따라 나누고, 각 구간에 중심 대상과 주변 맥락을 함께 담은 설명을 붙였다. 이를 통해 기존 AI가 배경을 묻거나 복잡한 시간 흐름을 추적하는 질문에 취약하다는 사실을 규명했다. 이 연구를 담은 논문 ‘Beyond the Highlights’는 컴퓨터비전 분야 국제학술대회 WACV 2026에 채택됐다. 이어 연구 무대를 3차원 공간으로 확장했다. CVPR 2026에 채택된 ‘LightSplat’은 ‘흰색 소파’나 ‘라면 위 달걀’ 같은 자연어 표현만으로 3D 공간에서 원하는 물체를 찾는 기술이다. 미리 정해진 물체 범주에 얽매이지 않아 다양한 대상과 표현을 처리할 수 있다. 검색 준비에는 약 5초가 걸린다. 비교 대상에 따라 기존 방식보다 50~400배 빠르고, 메모리는 64분의 1만 사용한다. 로봇이 말로 지시한 물체를 곧바로 찾거나 AR·VR에서 문장으로 객체를 선택·편집할 수 있다. 디지털 트윈에서는 복잡한 시설의 설비와 위험 요소를 탐색하는 데 활용할 수 있다. 지난해 그는 미국 카네기멜런대(Carnegie Mellon University) 방문 연구원으로 활동하며 3D 장면 이해 분야의 전문성을 다졌다. 현재는 LG AI Research 엑사원(EXAONE) 인턴으로 비전·언어 기반 모델을 개발하고 있다. 앞으로 영상의 세밀한 맥락을 읽는 기술과 자연어 기반 3D 인식을 결합해 복잡한 규칙을 일일이 입력하지 않아도 상황과 의도를 파악하는 지능형 시스템을 구현할 계획이다. 방재훈 학생은 “이번 대통령과학장학생 선정은 지금까지 쌓아온 연구를 더 멀리 발전시키는 큰 동력이 됐다”며 “지도해 주신 주경돈 교수님께 감사드리며, 낯선 환경에서도 사람과 자연스럽게 소통하고 협업하는 인공지능을 만들고 싶다”고 전했다. 한편, 올해 대학원 대통령과학장학생 선발 경쟁률은 약 22대 1을 기록했다. 최종 선발된 장학생에게는 대통령 명의의 장학증서를 수여하고, 석사과정생에게는 매월 150만 원(연 1800만 원), 박사과정생에게는 매월 200만 원(연 2400만 원)의 장학금을 지원한다.

산화물 반도체의 성능을 좌우하는 산소 빈자리 결함의 작동 원리가 새롭게 밝혀졌다. 디스플레이·차세대 메모리용 산화물 반도체의 열처리와 박막 구조를 정하는 공정 설계의 토대가 될 전망이다. UNIST 반도체소재·부품대학원 정창욱 교수팀은 산화물 반도체의 산소 빈자리 결함의 성질을 결정하는 것은 반도체 물질 전체에 원자들이 얼마나 촘촘하게 들어차 있는지가 아니라, 결함 주변의 금속 원자 사이 거리라는 사실을 이론 계산을 통해 증명했다고 19일 밝혔다. 산화물 반도체 IGZO는 인듐, 갈륨, 아연과 산소로 이뤄진 물질이다. 낮은 온도에서 박막으로 만들기 쉬워 스마트폰과 TV 화면을 작동시키는 박막트랜지스터 반도체 소자 재료로 널리 쓰인다. 이 IGZO를 박막으로 제조하는 과정에서 산소 자리가 듬성듬성 비는 결함이 생기는데, 이 결함이 전류 흐름과 작동 전압을 바꿔 소자 성능을 불안정하게 만들 수 있다. 산소가 빠진 자리에 남은 두 개의 전자가 빈자리 주변에 갇히느냐 박막 전체로 퍼지느냐에 따라 소자의 작동 전압과 성능이 달라지는 것이다. 이번 연구에 따르면, 전자가 빈자리 주변에 갇히거나 박막 전체로 퍼지는 상태는 산소 빈자리 주변의 원자 배열에 따라 달라진다. 특정 금속 원자 사이가 가까워지면 전자가 빈자리 주변에 갇히고, 멀어지면 박막 전체로 퍼지는 것이다. 이 차이는 산소 빈자리에 남은 전자가 머무는 에너지 위치인 ‘결함 준위’의 변화에서 비롯된다는 설명이다. 결함 준위가 낮고 깊을수록 전자가 빈자리에 강하게 붙잡혀 빠져나오기 어렵다. 열처리와 박막을 잡아당기는 인장은 모두 산소 빈자리 주변의 특정 금속 원자 사이를 벌려 이 결함 준위를 높이는 효과가 있다. 결함 준위가 높아지면 전자는 빈자리에서 빠져나와 박막 전체로 퍼지기 쉬워진다. 열처리를 하면 원자들이 더 안정적인 위치로 재배열되면서 금속 이온끼리 밀어내는 에너지까지 줄어, 전자가 퍼진 상태가 에너지 측면에서 더 안정한 상태가 된다. 연구팀의 이론은 기존에 서로 맞지 않아 보였던 열처리와 압축이 각각 산소 빈자리의 성질에 미치는 영향도 일관되게 설명할 수 있다. 열처리는 산화물 반도체의 원자 배열과 전기적 특성을 조절하기 위해 쓰이는 공정이다. 기존에는 열처리하면 박막 내부의 빈 공간이 줄고 전체 원자 밀도가 높아져 산소 빈자리 주변에 갇힌 전자가 박막 전체로 퍼진다고 봤다. 하지만 박막을 압축하면 마찬가지로 밀도가 높아져도 전자가 오히려 산소 빈자리 주변에 갇히는 현상이 보고돼 왔다. 연구팀은 원자와 전자의 상태를 계산하는 밀도범함수이론과 구성좌표 분석, 열을 받은 원자들의 움직임을 시간에 따라 재현하는 제일원리 분자동역학 시뮬레이션을 통해 이 같은 사실을 밝혀냈다. 정창욱 교수는 “산소 빈자리 결함은 산화물 반도체에서 피하기 어려운 결함이지만, 그 결함의 전기적 역할을 공정 조건으로 조절할 수 있음을 이번 연구를 통해 입증했다”며 “열처리 조건이나 박막에 걸리는 응력을 설계하면 문턱전압, 전류가 켜지고 꺼지는 특성, 신뢰성을 함께 제어하는 데 활용할 수 있을 것”이라고 설명했다. 이번 연구는 미국화학회(ACS)에서 발행하는 케미스트리 오브 머티리얼즈(Chemistry of Materials)에 6월 23일 출판됐다. 연구 수행은 한국연구재단(NRF) 나노·소재기술개발사업(2710089547)의 지원을 받아 이뤄졌다.

평소에는 투명했다가 구부리면 숨겨진 이미지가 드러나는 보안 필름이 새롭게 개발됐다. 보는 각도를 1도만 바꿔도 색이 또렷하게 변해 같은 각도 범위 안에 더 많은 보안정보를 담을 수 있고, 정품 여부도 더 쉽게 확인할 수 있게 됐다. UNIST 기계공학과 김태성 교수팀은 기하학적으로 설계한 주름 구조를 활용해 평소에는 보이지 않던 이미지가 구부렸을 때 보는 각도에 따라 다채로운 구조색으로 나타나는 ‘광학 보안 필름’을 개발했다고 8일 밝혔다. 구조색은 염료가 아닌 표면의 미세구조가 빛을 반사하거나 회절시켜 나타나는 색이다. 연구팀이 개발한 필름은 표면의 주름이 미세구조 역할을 한다. 주름은 필름을 구부린 상태에서만 생기기 때문에 평소에는 보이지 않던 이미지가 구부렸을 때 색을 띠며 나타나는 보안 표식으로 쓸 수 있다. 이 필름은 표면에 생기는 주름의 간격은 일정하게 유지하면서도 주름의 진행 방향은 다양하게 만든 덕분에 보는 각도를 살짝 틀어도 색 변화가 또렷하다. 연구팀은 주름의 진행 방향을 바꾸기 위해 표면의 주름층 일부를 원형으로 비워내는 기술을 고안했다. 원형 공간에서 먼 곳에는 직선 주름이 생기지만, 원형 공간 주변에서는 주름이 부채살이 펼쳐지듯 여러 방향으로 퍼지며 휘어진다. 직선 주름과 방향이 서로 다른 곡선 주름이 함께 만들어지면서 빛을 여러 방향으로 회절시켜, 필름을 조금만 돌려도 색이 바뀌게 된다. 실험에서 보라색부터 빨간색까지 가시광선 영역의 색을 모두 나타내는 데 필요한 각도 변화는 약 7도에 불과했다. 기존 직선형 주름 필름은 색을 또렷하게 바꾸려면 약 5도, 가시광선 영역의 색을 모두 나타내려면 약 30도 정도 각도를 바꿔야 했다. 연구팀은 이 기술로 구부렸을 때만 앵무새 그림이 보이는 보안 필름을 만들었다.새로운 기술을 적용한 필름은 특정 방향에서만 앵무새 그림이 나타나던 기존 필름과 달리, 0도부터 90도까지 돌리는 동안에도 이미지와 구조색이 계속 관찰됐다. 같은 보안 이미지가 보이는 필름이라도 주름이 갈라지거나 끝나는 위치는 미세하게 달라지는데, 이를 제품마다 고유한 광학 지문으로도 활용할 수 있다. 내구성도 뛰어나 필름을 500차례 반복해서 구부린 뒤에도 같은 방향의 주름과 구조색 반응이 안정적으로 되살아났다. 한편, 개발된 필름은 부드럽고 투명한 실리콘 소재인 폴리다이메틸실록세인(PDMS) 위에 키토산 막을 얇게 입혀 만들었다. 그 위에 원형 포토마스크를 올린 뒤 자외선을 쬐면, 가려지지 않은 부분은 단단하게 굳고 포토마스크가 입혀진 부분은 굳지 않아 물로 씻겨 나간다. 부드러운 PDMS 위에 단단하게 굳은 키토산 막이 얹힌 필름을 구부리면 두 소재의 강성 차이로 인해 키토산 막이 압축되면서 표면에 미세 주름이 잡힌다. 김태성 교수는 “주름이 여러 방향에서 잡히도록 설계해 작은 각도 변화에도 색이 빠르게 달라지도록 했다”며 “화폐와 신분증, 고가 제품과 의약품 포장 등의 위조방지 표식뿐 아니라 작은 움직임을 색으로 감지하는 광학 센서와 유연 디스플레이에도 활용할 수 있을 것”이라고 말했다. 이번 연구는 UNIST 칼리안난 티야가라잔(Kaliannan Thiyagarajan) 박사와 지성준 연구원이 제1저자로 참여했으며, 기능성 소재 분야 국제학술지 ‘어드밴스드 펑셔널 머티리얼스(Advanced Functional Materials)’에 6월 25일 출판됐다. 연구 수행은 과학기술정보통신부 한국연구재단과 울산과학기술원의 지원을 받아 이뤄졌다.

UNIST 5개 연구팀이 2026년도 기초연구실지원사업(BRL)에 선정됐다. 암세포 대사와 면역 항상성, 유전자 발현 조절, 척수 재건, 양자스핀 등 기초과학의 핵심 난제를 다루는 연구들이 나란히 이름을 올렸다. 과제의 핵심은 ‘공동연구’다. BRL은 개별 연구자가 단독으로 풀기 어려운 기초과학 문제를 소규모 연구그룹이 함께 해결하도록 지원하는 과학기술정보통신부 사업이다. UNIST는 이번 선정으로 과제당 3년간 15억원씩, 총 75억원 규모의 연구비를 확보했다. 선정 과제는 생명현상의 작동 원리를 밝히는 연구부터 손상 조직 재건, 양자소재의 동적 특성 규명까지 폭넓게 걸쳐 있다. 암 대사·조직면역·유전체 조절 3건, 척수 재건 바이오프린팅 1건, 양자스핀 1건이다. 생명과학, 물리학, 신소재공학, 바이오메디컬공학, 화학, 의학 연구진이 각 난제를 중심으로 팀을 꾸렸다. 생명과학 분야의 약진도 눈에 띈다. 5개 과제 가운데 3개가 생명과학과에서 나왔다. 한 대학 생명과학 단일 학과에서 BRL 신규과제 3개가 동시에 선정된 것은 이례적인 성과다. 강병헌 생명과학과 교수팀은 ‘종양미세환경에서 미토콘드리아 재프로그래밍에 의한 종양 악성화 조절 기전 연구’를 수행한다. 미토콘드리아는 세포의 에너지 생산 기관으로 알려져 있지만, 암세포가 산소 부족과 영양 결핍, 면역 공격 같은 스트레스 속에서 살아남는 과정에도 깊이 관여한다. 연구진은 종양미세환경에서 미토콘드리아 기능이 어떻게 바뀌고, 그 변화가 암의 악성화와 치료 저항성으로 이어지는지 밝힐 계획이다. 생명과학과 강세병·채영찬·황성민 교수가 공동연구원으로 참여해 암 대사, 세포 신호, 종양생물학 분야 전문성을 집약한다. 박성호 교수팀은 ‘조직상주 대식세포 항상성 제어 연구센터’를 이끈다. 조직상주 대식세포는 외부 병원체를 막는 동시에 손상된 조직의 회복을 조율하는 면역세포다. 이 균형이 깨지면 감염 이후 회복이 늦어지고, 만성 염증과 노화성 기능 저하가 나타날 수 있다. 연구팀은 조직별 대식세포가 어떻게 유지되는지, 감염이나 노화 상황에서 어떤 경로로 기능을 잃는지 규명한다. 생명과학과 이상준·김정석 교수가 함께한다. 이자일 교수팀은 ‘크로마틴 위상구조 기반 유전자 발현 동역학 기초연구’를 맡았다. DNA는 세포핵 안에서 단순히 길게 펼쳐진 정보가 아니라, 접히고 휘어지며 특정 유전자를 켜고 끄는 입체 구조를 이룬다. 연구진은 멀리 떨어진 조절 부위와 표적 유전자가 어떤 조건에서 만나고, 그 접촉이 실제 발현 변화로 이어지는 과정을 추적한다. 바이오메디컬공학과 김하진 교수, 화학과 민두영 교수, 경희대 백인화 교수가 공동연구원으로 참여해 유전체 구조 분석과 이미징, 화학 기반 조절 기술을 접목한다. 차채녕 신소재공학과 교수팀은 ‘척수 재건을 위한 in-situ 프로그래머블 바이오프린팅 연구실’을 구성한다. 척수 손상은 운동, 감각, 자율신경 기능 장애로 이어질 수 있지만 현재 치료는 수술, 약물, 재활을 통한 기능 보존과 증상 완화에 머무는 경우가 많다. 이 연구는 손상 부위의 형태와 생물학적 환경에 맞춰 생체재료와 세포 신호를 정밀하게 배치하는 현장형 바이오프린팅 기술을 개발하는 것이 목표다. 바이오메디컬공학과 김정범·주진명 교수, 울산대병원 신경외과 윤선근 교수가 합류해 재료공학, 조직공학, 임상 의학을 잇는다. 유정우 교수팀은 물리학과 교수진과 함께 ‘양자소재에서 나타나는 스핀 구조와 동역학’을 연구한다. 연구팀은 시간과 공간에 따라 변화하는 스핀 상관관계를 규명해 차세대 양자소자와 스핀트로닉스 연구의 기초를 마련하는 것을 목표로 한다. 기존 연구가 공간적으로 분리된 계의 상관관계와 시간에 따른 변화를 따로 다뤄온 한계를 넘어, 시공간을 하나의 틀에서 해석하고 실험적으로 검증하려는 시도다. 물리학과 진호섭·오윤석·이석형 교수가 공동연구원으로 참여해 양자물질과 자성, 스핀 동역학 분야의 기초연구를 추진한다. UNIST 다섯 과제 모두 여러 전공의 연구자가 하나의 문제의식 아래 방법론을 나누는 집단연구다. 기초과학 난제를 협업으로 풀어내겠다는 BRL 사업 취지와 UNIST 융합 연구 체계가 맞물린 성과다. 김관명 연구처장은 “이번 BRL 과제 선정은 UNIST가 축적해 온 기초과학 연구력과 공동연구 체계가 함께 인정받은 결과”라며 “장기적 관점의 기초연구와 학문 간 협업을 강화해 미래 바이오, 양자, 첨단소재 등 원천기술 기반을 넓혀가겠다”고 밝혔다.

UNIST 신소재공학과는 14일(화) 산학협력관 마켓홀에서 한국재료연구원(KIMS)과 함께 'UNIST-KIMS 미래 첨단 소재 기술 워크숍'을 개최했다. 이번 워크숍은 UNIST와 한국재료연구원 연구자들이 첨단 소재 분야의 최신 연구성과를 공유하고, 미래 연구 방향과 협력 방안을 모색하기 위해 마련됐다. 행사에는 양 기관의 교수와 연구원, 학생 등 약 70명이 참석해 활발한 연구 교류와 토론을 이어갔다. 워크숍은 총 3개 세션으로 진행됐으며, 금속 분야에서의 인공지능(AI) 활용, 바이오·헬스 소재, 고분자 소재, AI 기반 소재 설계, 극한환경 소재, 수소·전지 소재, 차세대 이차전지, 경량금속, 기능성 세라믹 등 미래 첨단 소재 분야의 다양한 연구성과가 발표됐다. 발표 이후에는 연구자 간 자유로운 토론을 통해 공동연구 가능성과 향후 협력 방향에 대해 심도 있는 의견을 나누는 시간도 마련됐다. 이번 행사는 대학과 정부출연연구기관이 보유한 연구역량과 전문성을 공유하고, 첨단 소재 분야의 연구협력 네트워크를 더욱 공고히 했다는 점에서 의미를 더했다. 또한 공동연구 과제 발굴과 연구자 간 교류를 활성화하는 계기를 마련함으로써 미래 소재 기술 발전과 국가 연구경쟁력 강화에도 기여할 것으로 기대된다. 신형준 신소재공학과장은 “앞으로도 한국재료연구원과의 긴밀한 협력을 바탕으로 소재 분야에서 우수한 연구성과를 창출하고, 미래 산업을 선도할 핵심 인재 양성과 국가 소재기술 경쟁력 강화에 UNIST 신소재공학과가 기여할 수 있도록 지속적으로 협력해 나가겠다”고 밝혔다. 한편, UNIST 신소재공학과와 한국재료연구원은 이번 워크숍을 계기로 정기적인 학술 교류와 공동연구를 지속적으로 확대하고, 첨단 소재 분야의 연구협력 체계를 더욱 강화해 나갈 계획이다.

심전도, 혈압과 같은 생체 신호와 대기 가스 정보를 동시에 분석해 질병이나 위험 상황을 알 수 있는 부착형 패치가 개발됐다. 대기오염에 민감한 기저질환자, 노약자의 맞춤형 건강관리나, 밀폐 공간 작업자 모니터링에 쓸 수 있는 기술이다. UNIST 전기전자공학과 김재준 교수팀과 기계공학과 정훈의 교수팀은 심전도, 혈압과 같은 생체 정보와 함께 주변 유해 가스를 동시에 감지해 심혈관 질병이나 이상 상태를 즉시 판별할 수 있는 가슴 부착형 패치를 개발했다고 30일 밝혔다. 이 패치는 아날로그 연산 기반 온칩 인공지능 회로를 이용해 센서가 측정한 측정 데이터를 외부로 보내지 않고 패치 내부에서 바로 분석해 낸다. 판단 결과를 블루투스를 통해 외부로 전송할 수 있어, 관리자가 여러 명을 동시에 원격으로 모니터링할 수 있다. 무거운 원시 데이터(Raw data) 대신 칩이 자체 판단한 가벼운 결괏값만 전송하므로 통신 끊김과 지연은 최소화하고, 통신 자체에 드는 전력 소모를 줄였다. 또 광학 센서를 선택적으로 작동시키는 저전력 회로 설계 기술이 적용돼 한 번 충전으로 장시간 착용할 수 있다. 광학 센서는 혈류 정보를 얻는 역할을 하는데, 기기에서 전력 소모가 가장 많다. 연구진은 심전도 신호 주기에 맞춰 센서를 켜고 끄는 저전력 기술(RPT-PW)을 적용한 결과, 기존 대비 해당 센서부의 전력 소모가 약 83%나 줄었다. 개발된 패치는 고혈압이나 부정맥을 90% 이상의 정확도로 진단했으며, 유해가스 혼합물 분류 실험에서, 92.46%의 진단 정확도를 기록했다. 패치 접착면에 미세 구조 기술이 적용돼, 거친 피부에도 잘 접착되며, 패치를 떼어낼 때는 한쪽 방향으로 쉽게 떨어져 잔여물이 남지 않는다. UNIST 전기전자공학과 조상현 연구원과 김현중 연구원이 제1저자로 참여한 이번 연구는 회로 설계 분야 최고 학술지인 ‘IEEE 저널 오브 솔리드 스테이트 서킷스(Journal of Solid-State Circuits)’ 7월호에 정식 게재될 예정이다. 한편 연구진이 공동 창업한 ㈜앤빅스랩(Anvix Lab)은 개발된 기술을 이전받아 온칩 AI 기반의 차세대 바이오일렉트로넥스 패치 플랫폼 상용화를 추진 중이다. 이번 연구는 산업통상부, 교육부, 과학기술정보통신부의 지원을 받아 수행되었다.