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- [연구] 윤정호 교수 공동연구팀, 차세대 보안·컴퓨팅의 열쇠 ‘멤리스터 무작위성’ 원천 규명 NEW
- 윤정호 교수 공동연구팀, 차세대 보안·컴퓨팅의 열쇠 ‘멤리스터 무작위성’ 원천 규명 - 주사열현미경 활용해 소자 내부의 다중 전도성 경로와 열 효과 메커니즘 세계 최초 확인 - 물리적 엔트로피 소자 기반의 진성난수발생기 구현으로 미래 보안 기술 선점 기대 신소재공학부 윤정호 교수 연구팀은 인천대학교(총장 이인재) 김경태 교수 연구팀 및 한국과학기술연구원(KIST, 원장 오상록) 허성훈 박사 연구팀과의 공동연구를 통해, 차세대 반도체 소자로 주목받는 ‘휘발성 이온 이동형 멤리스터(Memristor)’의 저항 변화 현상이 다중 전도성 경로와 열 효과가 결합된 복합 메커니즘에 의해 발생한다는 사실을 세계 최초로 규명했다. 이번 연구는 그동안 베일에 싸여 있던 멤리스터 소자의 선천적 무작위성(Stochasticity)의 근본 원인을 밝혀낸 것으로, 향후 정보보안을 위한 난수 생성 및 확률론적 컴퓨팅 등 미래형 연산 시스템 구축에 획기적인 전환점을 마련할 것으로 기대된다. 휘발성 이온 이동형 멤리스터는 전압을 가하면 내부에 금속 이온으로 이루어진 미세한 통로(전도성 경로)가 무작위로 만들어지고, 전압을 끄면 다시 무작위로 사라지는 특성을 가진다. 이러한 예측 불가능한 성질은 해킹이 불가능한 보안 번호를 만드는 '진성난수발생기'나 복잡한 경우의 수를 계산하는 '확률론적 컴퓨팅' 분야에서 핵심적인 역할을 한다. 하지만 소자 내부에서 일어나는 이러한 변화를 실시간으로 직접 관찰하기 어려워, 그동안 무작위성을 극대화하는 소자 설계에 한계가 있었다. 공동연구팀은 이러한 한계를 극복하기 위해 나노미터(nm) 단위의 미세한 열을 측정할 수 있는 ‘주사열현미경(SThM)’ 기법을 도입했다. 연구팀은 멤리스터 소자에 전압을 걸었을 때 발생하는 줄 열(Joule heating)을 소자 표면에서 직접 계측하는 데 성공했다. 이를 통해 소자 내부에서 여러 개의 국소적인 발열 지점이 나타나고 사라지는 현상을 확인했으며, 이는 곧 다수의 전도성 경로가 서로 경쟁하며 실시간으로 이온을 재배치하고 있음을 입증하는 결정적 근거가 되었다. 나아가 연구팀은 이번 발견을 바탕으로 디지털과 아날로그 방식의 난수를 모두 생성할 수 있는 ‘복합 진성난수발생기’를 실제로 구현하여 데이터의 암호화 및 복호화 실험에 성공했다. 또한, 방대한 데이터 중 최적의 답을 찾아내는 확률론적 컴퓨팅 기술을 활용해 이진 전가산기 회로의 역연산을 시연함으로써 차세대 컴퓨팅 분야로의 확장 가능성까지 증명해냈다. 윤정호 교수는 “이번 연구는 멤리스터의 저항 변화를 단순히 하나의 통로가 생기고 사라지는 것으로 이해하던 기존의 피상적인 해석을 넘어, 다중 경로와 열 효과의 복합적인 상호작용을 밝혀낸 심층적인 성과”라며 “앞으로 이 소자를 활용해 무작위성과 확률 기반의 차세대 지능형 반도체 분야에서 글로벌 기술 리더십을 확보하는 데 앞장서겠다”고 밝혔다. 본 연구는 한국연구재단 차세대지능형반도체기술개발(소자) 사업, 집단연구지원사업(글로벌 기초연구실), 개인기초연구사업과 과학기술사업화진흥원의 국산연구장비기술경쟁력강화사업, 한국기초과학지원연구원의 신진연구자 인프라지원사업의 지원으로 수행되어 재료과학 분야의 세계적 권위지인 ‘어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈(Advanced Functional Materials)’에 지난 1월 21일 게재되었다. ※ 논문명: Unraveling Origin of Stochasticity in Multi-Filamentary Memristor ※ 학술지: Advanced Functional Materials (IF: 19.0) ※ 논문링크: https://doi.org/10.1002/adfm.202527482
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- 작성일 2026-03-30
- 조회수 12
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- [동문] 이진웅 박사(신소재공학부 08학번), 단국대학교 제약공학과 조교수 임용
- 이진웅 박사(신소재공학부 08학번), 단국대학교 제약공학과 조교수 임용 우리 대학 신소재공학부 이진웅 박사가 2026년 3월부로 단국대학교 과학기술대학 제약공학과 조교수로 부임하였다. 이진웅 박사는 성균관대학교 신소재공학부에서 학부 및 석·박사 통합과정(2015-2020)을 마치고, “Synthesis of atomic-scale biomimicking nanomaterials for biological applications (생체모방 나노물질의 원자단위 제어 합성 및 생물학적 응용)” 연구로 박사학위를 취득하였다(지도교수: 이정헌 교수). 이후 우리 대학에서 박사후연구원으로 연구를 수행했으며 (2020-2022), 미국 University of Wisconsin-Madison 약학대학 (School of Pharmacy)에서 박사후연구원으로 연구를 수행하였다 (지도교수: Seungpyo Hong). 이 박사는 머신러닝 기반 전산 설계와 실험 검증을 결합한 약물 전달 시스템 개발, 나노 단위의 유·무기 복합 구조를 통해 기존 세라믹의 한계를 극복한 유연 탄성 아파타이트(Monolithic DNApatite) 연구, 면역관문 억제(immune checkpoint) 기반 면역 항암 플랫폼, 치료 진단(theranostics) 나노 플랫폼 등을 중심으로 연구 영역을 확장해 왔다. 특히 “Monolithic DNApatite: An Elastic Apatite with Sub-Nanometer Scale Organo-Inorganic Structures“ 등 관련 연구를 국제 저명 학술지에 발표하며 성과를 축적하였다. 연구 성과로는 총 27편의 논문을 발표했으며 (h-index 15), 총 피인용은 979회 (2026년 3월 2일)에 이른다. 또한 등록 특허 7건 및 출원 특허 13건을 보유하고, 기술이전 및 산학협력 경험을 통해 연구 성과의 실용화 기반을 다져왔다. 또한 동국제약과의 상용화 공동연구를 통해 면역관문억제제 효능 강화를 위한 덴드리머-펩타이드 기반 다가 (multivalent) 나노물질 최적화 및 제형 개발을 수행하는 등, 기초 연구의 산업화 연계에도 기여해왔다. 이 박사는 단국대학교 부임 이후 분자 동역학-머신러닝 기반 약물전달 시스템 설계-합성-기능검증의 통합 연구 플랫폼을 구축하고, 면역관문억제 및 치료진단 나노플랫폼을 전임상·의학연계 실증연구(효능·안전성·이미징 기반 약효 검증 등)로 확장해 제약공학 분야의 원천기술 개발과 산학협력을 강화할 계획이다. 이 박사는 “학업과 연구에 집중할 수 있도록 지원해 준 모교와 지도교수님께 깊이 감사드린다”며 “성균관대학교에서 쌓은 연구 경험을 바탕으로 단국대학교에서 교육과 연구, 산학협력을 통해 제약공학 분야 발전에 기여하겠다”고 포부를 밝혔다.
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- 작성일 2026-03-12
- 조회수 656
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- [연구] 50nm 이하 초미세 나노플라스틱 99% 걸러내는 무전원 여과 기술 세계 최초 개발
- 신소재공학부 백정민 교수 연구팀이 세계 최초로 재사용이 가능한 전기동역학적 여과 시스템을 개발하여, 상용화 수준의 높은 유속에서도 50nm(나노미터) 이하의 초미세 나노플라스틱을 99% 이상 걸러내는 데 성공했다고 밝혔다. 최근 산업화와 팬데믹을 거치며 급증한 플라스틱 오염은 인류의 건강을 직접적으로 위협하고 있다. 특히 100nm 이하의 나노플라스틱은 머리카락 굵기의 수천 분의 일 정도로 작아 우리 몸의 생체막을 쉽게 통과하며, 면역장애나 내분비계 교란 등 심각한 질병을 유발할 수 있다. 하지만 기존의 정수 시스템은 입자가 너무 작은 나노플라스틱을 효과적으로 제거하지 못해, 생수 한 병에서도 수십만 개의 입자가 발견되는 등 기술적 한계가 지적되어 왔다. 백정민 교수 연구팀은 이러한 한계를 극복하기 위해 미세한 구멍이 있는 금속 필터에 전기적 성질을 부여하는 방식을 도입했다. 연구팀은 마그네슘 옥사이드(MgO)와 특수 고분자 화합물을 코팅하고 전압을 인가하여, 물속에서 음의 전기를 띠는 나노플라스틱을 자석처럼 강력하게 끌어당기는 필터 기술을 구현했다. 이를 통해 연구팀은 물이 아주 빠르게 흐르는 환경에서도 50nm 크기의 나노플라스틱을 99% 이상 완벽하게 여과하는 성과를 거두었다.
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- 작성일 2026-01-23
- 조회수 275
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- [연구] 신소재공학부 백정민 교수팀, 50nm 이하 초미세 나노플라스틱 99% 걸러내는 무전원 여과 기술 세계 최초 개발
- 신소재공학부 백정민 교수팀, 50nm 이하 초미세 나노플라스틱 99% 걸러내는 무전원 여과 기술 세계 최초 개발 - 전기영동-정전기적 상호작용 결합으로 상용화 가능한 고유속 여과 성공 - 마찰대전 발전기로 전력 자급자족 및 필터 재사용 가능해 경제성 극대화 신소재공학부 백정민 교수 연구팀이 세계 최초로 재사용이 가능한 전기동역학적 여과 시스템을 개발하여, 상용화 수준의 높은 유속에서도 50nm(나노미터) 이하의 초미세 나노플라스틱을 99% 이상 걸러내는 데 성공했다. 최근 산업화와 팬데믹을 거치며 급증한 플라스틱 오염은 인류의 건강을 직접적으로 위협하고 있다. 특히 100nm 이하의 나노플라스틱은 머리카락 굵기의 수천 분의 일 정도로 작아 우리 몸의 생체막을 쉽게 통과하며, 면역장애나 내분비계 교란 등 심각한 질병을 유발할 수 있다. 하지만 기존의 정수 시스템은 입자가 너무 작은 나노플라스틱을 효과적으로 제거하지 못해, 생수 한 병에서도 수십만 개의 입자가 발견되는 등 기술적 한계가 지적되어 왔다
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- 작성일 2026-01-08
- 조회수 271
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- [학생실적] 신소재공학과 김지원 원우, 기후에너지환경부 장관상 수상
- 신소재공학과 김지원 원우, 기후에너지환경부 장관상 수상 신소재공학과 김지원 원우는 2025년 10월 16일 서울에서 열린 ‘2025 기후에너지 일자리 박람회 인력양성 우수성과 시상식’에서 기후에너지환경부 장관상을 수상하였다. 이번 시상식은 에너지 인력양성 사업에 참여해 탁월한 성과를 거둔 연구실과 학생을 선정·격려하고, 사업의 우수성과를 널리 알리기 위해 마련되었다. 수전해는 물을 전기분해해 수소를 생산하는 기술로, 최근 전 세계적으로 탄소중립 실현의 핵심 기술로 주목받고 있다. 그러나 수전해 반응의 효율을 좌우하는 촉매의 성능과 내구성 문제는 여전히 극복해야 할 과제로 남아 있다.
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- 작성일 2025-10-22
- 조회수 581
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- [동문] 김건한 박사 (신소재공학부 08학번), 부경대학교 융합소재공학부 조교수 임용
- 김건한 박사 (신소재공학부 08학번), 부경대학교 융합소재공학부 조교수 임용 우리 대학 신소재공학부 김건한 박사(학부 08학번)가 국립부경대학교 융합소재공학부 재료공학전공 조교수로 올해 9월 임용되었다. 김건한 박사는 성균관대학교 신소재공학부에서 2014년 졸업하였고, 2021년 8월 한국과학기술원 신소재공학과에서 박사학위를 받은 후, 영국 University of Oxford (2021년 9월-2023년 2월)와 미국 Lawrence Berkeley National laboratory (2023년 3월-2024년 9월)에서 박사후연구원 과정을 거쳤다. 이후 세종과학펠로우십 국내연수트랙 과제에 연구책임자 선정되어 서울대학교 기초과학연구원에서 연구를 수행하였으며, 올해 9월 국립부경대학교 융합소재공학부 재료공학전공 조교수로 임용되었다. 김건한 박사는 학위 과정 중 태양에너지 변환 촉매반응인 인공광합성 연구 분야에 매진했으며, 이산화탄소 환원, 산소환원을 통한 과산화수소 생성, 물 분해 등의 세부 연구 결과를 바탕으로 Advanced Energy Materials, Journal of Materials Chemistry A 등 권위있는 SCIE 저널에 주저자로 논문을 게재하였다. 박사학위를 수여받은 후, 영국 University of Oxford와 미국 Lawrence Berkeley National laboratory에서 전기화학 변환촉매로 연구분야를 확장하였고, 저농도 질산염 환원을 통한 암모니아 생산, 바이오매스 변환 반응인 HMF 산화를 통한 FDCA 생산, 이산화탄소 환원을 통한 에틸렌 생산과 구리 촉매 재구조화 규명 등을 연구하였다. 또한, 환경 분야에서 큰 관심을 가지고 있는 재생성가능한 지속가능 PFAS 흡착제 개발 연구도 수행하였다. 해당 연구 수행의 결과로 Energy & Environmental Science, Advanced Materials, ACS Catalysis 등 권위있는 SCIE 저널에 주저자로 논문을 게제하였다. 김건한 박사는 “성균관대학교 신소재공학부 교수님들의 가르침 덕분에 학자와 연구자로서의 자세와 지식 등을 전달받을 수 있었고, 성균관대학교 신소재공학부 출신으로서 항상 자랑스럽고 자부심을 가고 있다. 앞으로도 청정에너지재료 및 환경재료, 에너지 변환 소자 연구에 기여해 성균관대학교를 빛낼 수 있도록 최선을 다하겠다”라고 소감을 밝혔다. 현재 김건한 박사는 국립부경대학교 부임 후, 막전극접합체 기반 에너지 변환 소자 개발을 목표로 연구를 진행하고 있다.
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- 작성일 2025-09-17
- 조회수 2911
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- [연구] 이보람 교수, 차세대 디스플레이 상용화 위한 페로브스카이트 색 변환 가이드라인 제시
- 신소재공학부 이보람 교수가 포항공과대학교 신소재공학과 조창순 교수와의 공동 연구를 통해, 페로브스카이트 기반의 차세대 색 변환 디스플레이 상용화 가능성을 제시하며 국제 학술지 네이처 일렉트로닉스(Nature Electronics)에 연구 성과를 발표했다. 페로브스카이트는 높은 흡광계수, 우수한 색 순도, 손쉬운 색 조절 특성을 지닌 차세대 디스플레이 핵심 소재로 주목받고 있다. 하지만 납(Pb)을 포함하고 있어 상용화를 위해서는 반드시 국제 유해물질 제한 지침(RoHS)의 기준을 충족해야 하는 한계가 있었다.
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- 작성일 2025-09-16
- 조회수 783
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- [연구] 구종민 교수 연구팀, 극한 우수 환경에서도 안정적인 전자파 차폐 및 적외선 은폐·감지 기능을 갖춘 맥신 하이브리드 소재 개발
- 신소재공학과 구종민 교수 연구팀은 숭실대학교 정영진 교수와의 공동 연구를 통해 맥신(MXene)과 탄소나노튜브(CNT)로 구성된 유연하고 경량이며 기계적으로 견고한 야누스 필름구조의 다기능성 맥신 하이브리드 소재를 개발하였다. 이 혁신적인 필름은 극저온부터 고온까지의 극한 우주 환경에서도 우수한 전자파 차폐 (Electromagnetic shielding) 기능과 함께, 적외선 (Infrared) 은폐(Camouflage)/감지(Detection) 기능을 동시에 구현할 수 있다. 이 연구는 제1저자인 Dr. Tufail Hassan의 주도로 진행되었으며, 국제적으로 저명한 저널인 Nano-Micro Letters(IF: 31.6)에 게재되었다. 현대의 국방, 항공우주, 웨어러블 전자기기 분야에서는 고온, 극저온, 열충격 등 극한 환경 하에서도 안정적인 전자파 및 적외선 신호 제어가 가능한 다기능성 소재에 대한 수요가 지속적으로 증가하고 있다. 맥신은 뛰어난 전기전도도와 낮은 적외선 방사율 (emissivity)을 바탕으로 유망한 후보 물질로 주목 받고 있으나, 기계적 강도 및 열충격 내구성의 한계로 인해 실사용이 제약이 있다. 본 연구팀은 고결정성의 Ti₃C₂Tₓ 맥신 나노소재를 합성하고, 기계적 강도가 우수한 CNT 필름과 결합하여 이종계면 기반 야누스 하이브리드 구조를 구현함으로써, 이러한 문제를 효과적으로 해결하였다. 그 결과, 얇은 15μm 두께의 맥신/CNT 야누스 필름은 X-밴드 마이크로웨이브에서 72dB의 전자파 차폐 성능, 0.09이하의 적외선 방사율, 우수한 적외선 감지 민감도등 뛰어난 다기능 특성을 동시에 구현하였다. 뿐만 아니라, 제작된 필름은 우주환경을 모사한 극저온 및 급격한 충격에서도 기계적·구조적 안정성과 성능을 유지하여, 기존의 소재들을 능가하는 경량화, 유연성, 기계적 강도, 극한환경 내구성, 전자파 차폐도, 및 적외선 은폐 및 감지 기능을 모두 확보하였다. 이번 연구는 전자파 및 적외선 차폐/스텔스 소재의 새로운 기준을 제시할 뿐만 아니라, 군사, 항공우주, 웨어러블 전자장치 등 극한 환경에 강한 스마트 시스템 개발을 위한 핵심 플랫폼 기술로 활용될 수 있을 것으로 기대된다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 유상임) 중견연구자사업 (2022R1A2C3006227), 나노 및 소재 사업(2021M3H4A1A03047327), 국가과학기술연구회(NST) 미래 모빌리티 동작 신뢰성 확보를 위한 고주파/고출력 전자파 솔루션 소재·부품 기술 개발 사업(CRC22031-000) 사업의 지원을 받아 수행됐다. 연구 성과는 국제 학술지 「Nano Micro Letters, 2024, 16, 216」 (IF 27.4, JCR 분야 1.9%) 최신 호에 게재됐다.
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- 작성일 2025-05-22
- 조회수 1127