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수소연료전지 한계 넘을 차세대 백금 기반 촉매, 고효율 수소차 상용화 이끈다
성균관대학교 화학공학과 이상욱 교수 연구팀(공동 1저자 석준호 박사과정, 조성찬 박사)은 고려대학교 이광렬 교수 연구팀, 한국과학기술연구원(KIST) 유성종 박사 연구팀과 함께 수소연료전지의 성능 저하와 내구성 문제를 동시에 개선할 수 있는 차세대 백금 기반 촉매를 개발했다. 이번 연구 결과는 재료·에너지 분야의 세계적인 학술지 Advanced Materials(IF=26.8)에 2026년 1월 6일 온라인 게재됐다. 수소연료전지는 수소와 산소의 전기화학 반응을 통해 전기를 생산하는 대표적인 친환경 에너지 기술로, 그 성능과 내구성은 연료전지 양극에서 일어나는 산소환원반응에 크게 좌우된다. 그러나 산소환원반응은 반응 속도가 느리고, 장시간 구동 시 촉매의 구조 변화와 성능 저하가 나타나 상용화 확대의 걸림돌로 지적돼 왔다. 특히 기존 백금 기반 인터메탈릭 촉매는 구조적 안정성이 우수하다는 장점이 있지만, 원자 조성과 배열을 정밀하게 조절할 수 있는 범위가 제한적이어서 전자구조를 세밀하게 제어하는 데 한계가 있었다. 이 때문에 수소전기차와 같은 고부하 운전 조건에서는 높은 활성과 장기 내구성을 동시에 확보하기 어려웠다. 연구팀은 이러한 한계를 극복하기 위해 백금 기반 인터메탈릭 촉매의 구조적 안정성은 유지하면서도, 원자 조성과 전자구조를 보다 정밀하게 제어할 수 있는 새로운 촉매 설계 전략을 제안했다. 이를 바탕으로 백금(Pt)·코발트(Co)·망간(Mn)으로 구성된 삼원계 인터메탈릭 나노촉매를 설계했으며, 촉매와 산화물 계면에서 형성되는 산소 결함을 활용해 촉매 내부의 원자 배열을 제어함으로써 기존에는 구현이 어려웠던 삼원계 Pt 기반 인터메탈릭 촉매를 성공적으로 개발했다. 특히 이번 연구에서는 기존에 보고되지 않았던 계산화학적 접근을 도입해 실험적으로 직접 관찰하기 어려운 전구체 단계의 계면 합성 메커니즘을 규명했다. 연구팀은 계면에서 형성되는 초기 산소 결함이 망간(Mn)의 원자 배열을 유도하는 핵심 인자임을 밝혔으며, 이를 통해 삼원계 인터메탈릭 구조가 형성되는 과정을 이론적으로 설명했다. 이는 단순한 성능 해석을 넘어, 촉매 합성 과정 자체를 원자 수준에서 이해하고 설계할 수 있는 기반을 제시한 성과이다. 새롭게 개발된 촉매는 최적화된 전자구조를 바탕으로 산소환원반응 활성과 내구성을 동시에 향상시켰다. 전기화학 성능 평가에서는 상용 Pt/C 촉매 대비 10배 이상의 질량 활성을 기록했으며, 15만 회 이상의 가속 내구성 시험 이후에도 초기 성능의 96% 이상을 유지했다. 또한 막전극접합체(MAE) 적용 시험에서도 미국 에너지부(DOE)가 제시한 2025년 성능 목표를 상회하는 결과를 보였고, 고부하 조건에서도 기존 촉매보다 높은 출력을 유지해 수소전기차와 발전용 연료전지 분야에서의 활용 가능성을 입증했다. ※논문명: Tailoring Interfacial Oxygen Vacancy-Mediated Ordering in Ternary Pt3(Co,Mn)1 Intermetallic Nanoparticles for Enhanced Oxygen Reduction Reaction ※학술지: Advanced Materials ※논문링크: https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202521036 ※연구포털(PURE): https://pure.skku.edu/en/persons/sang-uck-lee/ (왼쪽) 산화물(MnO) 계면에서 형성된 산소 결함이 촉매 내부의 원자 배열을 유도해 기존에는 구현이 어려웠던 Pt–Co–Mn 삼원계 인터메탈릭 구조가 형성되는 과정을 보여준다. (오른쪽 위) 실제 합성된 나노촉매는 원자 수준에서 균일한 구조를 유지하며, Mn, Co, Pt가 고르게 분포함을 확인할 수 있다. (오른쪽 아래) 이러한 구조적 특성은 높은 산소환원반응 활성과 우수한 내구성으로 이어져, 실제 연료전지 조건에서도 기존 촉매를 뛰어넘는 성능을 보였다.
- No. 384
- 2026-04-03
- 3771
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전기로 리그닌 난분해 결합 끊어 고부가 화합물로 전환하는 e-Biorefinery
성균관대학교 김재훈 교수 연구팀과 한국과학기술연구원(KIST) 이동기 박사 연구팀이 목질계 바이오매스의 핵심 성분인 리그닌을 전기화학적으로 고부가가치 방향족 화합물과 사이클로헥센계 화합물로 전환하는 고효율 촉매 공정을 개발했다. 이번 연구는 외부 수소 가스를 사용하지 않고도 비교적 온화한 조건에서 리그닌의 난분해성 에테르 결합을 선택적으로 절단하고, 동시에 유용한 화학소재 전구체로 고도화할 수 있음을 입증한 성과다. 연구 결과는 Applied Catalysis B: Environment and Energy(IF 21.1, JCR 상위 2% 이내)에 2026년 2월 게재됐다. 최근 탄소중립과 지속가능 화학산업에 대한 관심이 높아지면서, 화석자원 기반 방향족 화학소재를 바이오매스 유래 물질로 대체하려는 연구가 활발히 진행되고 있다. 그중 리그닌은 목질계 바이오매스에서 가장 탄소가 풍부한 성분으로 다양한 방향족 화합물의 잠재적 공급원으로 평가받지만, 복잡한 고분자 구조와 강한 C–O 및 C–C 결합 때문에 선택적 전환이 매우 어렵다. 특히 4–O–5 및 α–O–4 diaryl ether 결합은 기존에도 고온·고압 수소 분위기에서 분해가 시도돼 왔으나, 높은 에너지 소모와 낮은 선택성이 한계로 지적돼 왔다. 또한 기존 전기화학적 리그닌 분해 연구 역시 단량체 수율이 낮고 실제 리그닌 유래 생성물의 직접 확인이 충분하지 않았다. 연구팀은 이러한 한계를 극복하기 위해 5 wt% Pd/C 촉매를 활용한 전기환원 기반 리그닌 전환 전략을 제시했다. 이 공정은 물 전기분해 과정에서 촉매 표면에 형성되는 활성 수소를 이용해 리그닌의 에테르 결합을 절단하는 방식으로 작동한다. 즉, 별도의 외부 수소 공급 없이도 전기에너지 만으로 리그닌 분해와 후속 수소화 반응을 동시에 유도할 수 있으며, 전류밀도 조절을 통해 표면 흡착 수소의 양을 정밀하게 제어할 수 있다는 점이 특징이다. 연구팀은 이 방법을 4–O–5 및 α–O–4 결합을 대표하는 모델 화합물과 실제 자작나무 유래 리그닌 용해액에 모두 적용해 성능을 검증했다. 그 결과, 4–O–5 결합 모델 화합물인 diphenyl ether(DPE)와 phenyl tolyl ether(PTE)는 70℃, 50 mA cm⁻² 조건에서 90분 이내에 100% 전환되었고, α–O–4 결합 모델 화합물인 benzyl phenyl ether(BPE) 역시 30℃의 더 낮은 온도에서 완전 전환되었다. 생성물 측면에서도 높은 선택성이 확인됐다. DPE는 cyclohexanol 99.8%와 cyclohexane 85.2%를, PTE는 4-methyl cyclohexanol 99.5%와 methyl cyclohexane 95.6%를, BPE는 cyclohexanol 99.2%, toluene 51.8%, methyl cyclohexane 46.3%를 각각 나타냈다. 이는 리그닌의 에테르 결합 절단 이후 생성된 방향족 중간체가 다시 선택적으로 수소화되며 유용한 업그레이드 생성물로 이어진다는 점을 보여준다. 연구팀은 반응 효율을 높이는 최적 조건도 규명했다. 이소프로판올(IPA)을 공용매로 도입할 경우 반응물 용해도와 수소 전달 특성이 동시에 향상되었으며, 특히 30 wt% IPA 조건에서 DPE 전환율 100%와 Faradaic efficiency 70.2%를 달성했다. 또한 전류밀도는 50 mA cm⁻²에서 가장 우수한 성능을 보였고, 더 높은 전류밀도에서는 수소 발생 반응이 경쟁적으로 증가해 오히려 목표 반응 효율이 감소하는 것으로 나타났다. 즉, 리그닌 전기화학 전환에서 공용매 조성과 전기화학 조건의 정밀 제어가 핵심이라는 점을 실험적으로 입증했다. 촉매 작동 원리에 대한 분석에서도 중요한 결과가 도출됐다. 연구팀은 Pd/C 촉매 내에서 PdO와 금속 Pd가 서로 다른 기능을 수행하는 이원적 메커니즘을 제시했다. PdO는 리그닌의 C–O 결합 절단을 주도하고, 이후 생성된 Pd⁰는 phenol과 benzene 같은 중간체를 cyclohexanol과 cyclohexane으로 수소화하는 역할을 담당했다. 실제로 Pd foil만 사용할 경우 DPE 전환율은 19.3%에 그쳤고, PdO만 사용할 경우 57.4% 수준에 머물렀지만, Pd/C에서는 가장 높은 활성과 선택성이 나타났다. 또한 Pd/C는 Pt/C, Ru/C, Ag/C, Ni/C보다 높은 전환 성능과 함께 가장 높은 TOF 468.0 h⁻¹를 기록했으며, 5회 재사용 후에도 DPE 전환율 95.0%를 유지해 촉매 내구성도 우수한 것으로 확인됐다. 연구팀은 나아가 이 기술을 실제 자작나무 바이오매스에 적용해 공정 확장 가능성도 확인했다. 먼저 메탄올 용매분해를 통해 탈리그닌도 81 wt%를 달성했지만, 이 단계에서의 리그닌 유래 페놀성 단량체 수율은 5.0 C%에 머물렀다. 이후 Pd/C 기반 전기화학 공정을 추가 적용한 결과, 강산성 조건에서는 중합이 빠르게 진행되어 효율이 제한되었으나, 보다 완만한 0.5 M acetate buffer(pH≈5)로 전환하자 단량체 수율이 1시간 후 13.6 C%, 4시간 후 19.6 C%까지 증가했다. 특히 4-n-propanol syringol에 대해 41.6%의 높은 선택성을 보였으며, GC×GC–TOF/MS 분석에서는 4-n-propyl syringol, 4-n-propyl guaiacol, 4-n-propanol guaiacol, syringylacetone 등 다양한 단량체 생성물이 확인됐다. 이번 연구는 기존의 고온·고압 수소화 기반 리그닌 업그레이딩 공정과 달리, 전기만으로 리그닌의 난분해 결합을 선택적으로 끊고 동시에 고부가가치 화합물로 전환할 수 있는 새로운 바이오리파이너리 플랫폼을 제시했다는 점에서 의의가 크다. 특히 외부 수소 없이 진행되는 온화한 공정 조건, 실제 목질계 바이오매스 적용 가능성, 그리고 PdO/Pd⁰의 기능 분담 메커니즘 규명까지 함께 제시함으로써 향후 지속가능 화학소재 생산과 바이오연료 전구체 제조를 위한 핵심 기술로 활용될 것으로 기대된다. ※논문명: Highly efficient electro-reductive conversion of lignin into aromatics and cyclohexenes ※학술지: Applied Catalysis B: Environment and Energy ※논문링크: https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2025.125851 ※저자정보: 제1저자 Neha Karanwal, 공동저자 김서연, Yasora Liyanage, 교신저자 이동기, 김재훈 ※연구포털(PURE): https://pure.skku.edu/en/persons/jaehoon-kim/ 리그닌으로부터 재생전력 기반 e-biorefinery를 활용한 유용성분 생산 개념도 Pd/C 촉매 기반 전기화학 공정을 통해 리그닌 모델 화합물의 난분해성 C–O 결합을 선택적으로 절단하고, 이를 유용한 화합물로 전환하는 반응 원리
- No. 383
- 2026-03-27
- 4130
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몇 개의 예시 영상만으로도 행동을 인식하는 AI 개발
성균관대학교 소프트웨어학과 허재필 교수 연구팀이 적은 수의 예시 영상만으로도 새로운 행동을 정확히 인식할 수 있는 인공지능(AI) 기술을 개발했다. 일반적으로 인공지능이 사람의 복잡한 동작을 이해하기 위해서는 방대한 학습 데이터가 필요하다. 하지만 실제 현장에서는 특정 행동에 대한 영상을 충분히 확보하기 어려운 경우가 많다. 연구팀은 이러한 한계를 극복하기 위해, 단 몇 개의 예시만으로도 새로운 행동의 특징을 빠르게 학습하고 구별하는 영상 인식 기술인 Few-shot Action Recognition 연구에 주목했다. 연구팀이 제안한 방식의 핵심은 영상 전체를 시간 순서대로 일일이 대조하는 기존의 복잡한 연산 방식에서 벗어나, 영상 내 핵심적인 움직임만을 효율적으로 요약해 비교하는 것이다. 이를 위해 영상의 주요 정보를 몇 가지 기준으로 요약하고, 같은 기준으로 정리된 정보끼리 비교함으로써 행동의 공통점과 차이점을 보다 정확하게 파악할 수 있도록 했다. 특히 이 기술은 영상의 재생 속도나 전체 길이가 서로 다르더라도 행동의 본질을 유연하게 파악할 수 있다는 점에서 강점이 있다. 동일한 동작이라도 사람의 습관이나 촬영 환경에 따라 움직임의 속도와 길이가 달라질 수 있는데, 연구팀의 알고리즘은 이러한 시간적 변동성에도 안정적으로 대응해 새로운 행동을 효과적으로 인식할 수 있다. 이번 연구 성과는 학술적 가치와 우수성을 세계적으로 인정받아, 컴퓨터 비전 및 인공지능 분야 최고 권위의 학술대회인 CVPR 2025에서 구두 발표 논문으로 선정되었다. 본 기술은 향후 스포츠 동작 분석, 지능형 보안 시스템을 통한 위험 상황 감지, 로봇의 자율 행동 학습 등 영상 이해 기술이 필요한 다양한 산업 분야에서 핵심적인 역할을 할 것으로 기대된다. ※논문명: Temporal Alignment-Free Video Matching for Few-shot Action Recognition ※학술대회: IEEE/CVF Conference on Computer Vision and Pattern Recognition (CVPR) 2025 ※발표형태: Oral Presentation (채택률 0.74%) ※논문링크: 10.1109/CVPR52734.2025.00509 ※저자정보: SuBeen Lee, WonJun Moon, Hyun Seok Seong, Jae-Pil Heo ※연구포털(PURE): https://pure.skku.edu/en/persons/jae-pil-heo/ ▲핵심 패턴 기반 영상 요약 및 비교를 통한 행동 인식 기술의 개념도
- No. 382
- 2026-03-26
- 3414
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인공지능 하드웨어를 위한 하프늄 산화물 기반 차세대 메모리소자 개발
성균관대학교 기계공학부 김태성 교수 연구팀이 하프늄 산화물 기반 강유전 트랜지스터 어레이를 개발하고, 이를 활용한 차세대 인공지능(AI) 하드웨어 구현에 성공했다. 최근 인공지능(AI)과 사물인터넷(IoT)의 확산으로 대규모 데이터를 빠르게 처리하면서도 전력 소모를 최소화할 수 있는 새로운 컴퓨팅 구조가 요구되고 있다. 그러나 현재 대부분의 컴퓨터는 데이터를 저장하는 메모리와 계산을 수행하는 연산 장치가 물리적으로 분리된 ‘폰 노이만 구조(Von Neumann architecture)’를 사용하고 있어, 데이터 이동 과정에서 속도 지연과 높은 에너지 소모가 발생한다. 이러한 구조적 한계를 극복하기 위한 대안으로 메모리 내부에서 직접 연산을 수행하는 ‘인-메모리 컴퓨팅(In-Memory Computing)’ 기술이 차세대 AI 하드웨어의 핵심 기술로 주목받고 있다. 강유전 트랜지스터는 인-메모리 컴퓨팅 구현을 위한 유력한 후보 소자로 평가받고 있으나, 기존 강유전체 소재들은 여러 구조적 한계를 가지고 있었다. 대표적인 페로브스카이트 계열 강유전체(PZT 등)는 우수한 분극 특성을 보이지만 수십 나노미터 이하로 박막화할 경우 강유전 특성이 급격히 약화되는 두께 스케일링 한계가 존재한다. 또한 납(Pb)을 포함하는 소재 특성상 환경 규제와 CMOS 공정 호환성 측면에서 제약이 따른다. 최근 주목받고 있는 HfO₂ 기반 강유전체 역시 안정적인 강유전 상(orthorhombic phase) 형성이 공정 조건에 매우 민감하며, 열처리 온도·막 두께·전극 재료에 따라 결정상이 쉽게 변화하는 문제가 있다. 이로 인해 소자 간 특성 변동성이 증가하고, 대면적 집적 시 균일성 확보가 어렵다는 한계가 있었다. 연구팀은 이러한 문제를 해결하기 위해 반도체 공정과의 호환성이 높은 하프늄-지르코늄 산화물(HfZrO₂)을 활용해 새로운 강유전 트랜지스터 구조를 구현했다. 이 소재는 수 나노미터 두께에서도 전기적 분극을 유지할 수 있으며, 기존 CMOS 공정에 직접 통합이 가능하다는 장점이 있다. 연구팀은 원자층 증착(ALD) 공정을 통해 HfO₂와 ZrO₂를 원자 단위로 정밀하게 반복 적층하여 초박막 HfZrO₂를 합성했으며, 400℃ 이하의 급속 열처리(RTA)를 통해 강유전 특성을 안정적으로 발현시켰다. 이번 연구의 핵심은 ‘격자공학(lattice engineering)’이라는 설계 전략이다. 물질 내부에서 원자들은 규칙적인 격자 구조를 이루며, 이 배열 방식에 따라 물성, 특히 강유전 특성이 결정된다. 연구팀은 화학 조성을 변경하거나 새로운 원소를 추가하는 대신, 열처리 과정에서 발생하는 미세한 응력을 활용해 원자 배열을 제어했다. 금속마다 열을 받았을 때 팽창하는 정도가 서로 다르다는 점에 착안해, 강유전 박막을 서로 다른 열팽창계수를 가진 금속 전극 사이에 배치하였다. 열처리 과정에서 금속과 박막 사이에 형성되는 미세한 인장 응력이 HfZrO₂ 내부의 원자 배열을 재정렬시키며, 강유전성이 발현되는 사방정계(orthorhombic phase)을 선택적으로 안정화한 것이다. 이는 물질의 성분을 바꾸지 않고 외부에서 가해지는 기계적 응력 설계를 통해 물성을 정밀하게 제어한 새로운 접근법이다 그 결과 텅스텐(W) 전극을 적용한 소자는 약 11V의 넓은 메모리 윈도우와 10⁶ 이상의 온/오프 전류비를 확보했으며, 80ns 펄스 조건에서 10¹²회 이상의 반복 동작에서도 안정적인 특성을 유지했다. 또한 350개 소자로 구성된 어레이 전반에서 스위칭 전압 분포가 균일하게 나타나 대면적 집적 가능성을 실험적으로 입증했다. 하나의 소자에서 최대 22단계 이상의 전도도 상태를 구현했으며, 전도도 비(Gmax/Gmin)는 약 160 수준으로 확보되어 아날로그 가중치 표현에 충분한 동적 범위를 제공했다. 장기 강화(LTP) 및 장기 약화(LTD) 특성 또한 안정적으로 구현되어 시냅스와 유사한 학습 동작을 재현했다. 특히 본 연구는 동일한 HfZrO₂ 박막 스택을 유지하면서 전극 설계만으로 소자의 동작 모드를 제어할 수 있음을 수치적으로 입증했다는 점에서 차별화된다. 대칭적인 W/HZO/W 구조에서는 강유전 특성이 극대화되어 비휘발성 메모리 동작이 구현되었고, 다른 전극 조합에서는 휘발성 또는 준휘발성 특성이 나타났다. 이는 하나의 공정 플랫폼에서 로직과 메모리 기능을 선택적으로 구현할 수 있는 재구성형 구조임을 의미한다. 연구팀은 실험적으로 측정한 실제 소자 특성을 반영해 합성곱 신경망(VGG-8 기반 CNN)을 시뮬레이션한 결과, CIFAR-10 이미지 분류에서 97.2%의 정확도를 달성했다. 이는 소자의 비선형성, 가중치 비대칭성, 소자 간 변동성 등 실제 물리적 특성을 고려한 조건에서도 높은 AI 추론 성능을 유지할 수 있음을 보여준다. 또한 9×2 강유전 트랜지스터 어레이를 활용해 엣지 검출 및 이미지 필터 연산을 아날로그 영역에서 직접 구현함으로써, 메모리 내부에서 곱셈-누적(MAC) 연산이 가능함을 실험적으로 검증했다. 김태성 교수는 “이번 연구는 기존 강유전체의 두께 스케일링 한계와 상 안정성 문제를 열응력 기반 격자공학으로 극복했다는 점에서 의미가 크다”며 “높은 내구성과 아날로그 가중치 정밀도를 동시에 확보함으로써 저전력 엣지 AI 및 뉴로모픽 반도체로 확장 가능한 실질적인 플랫폼을 제시했다”고 밝혔다. 이어 “메모리와 연산 기능을 물리적으로 통합할 수 있는 기반 기술로서 차세대 인-메모리 컴퓨팅 기술 발전에 중요한 전환점이 될 것”이라고 덧붙였다. 해당 연구 성과는 나노과학 분야의 세계적 학술지 ACS Nano(IF 16.1, JCR 상위 5% 이내)에 1월 27일 온라인 게재되었다. ※ 논문명: Thermal Expansion-Engineered Ferroelectric Transistor Arrays for Scalable Edge AI Computing ※ 학술지: ACS Nano ※ 논문링크: https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.5c14095 ※ 저자정보: 교신저자 김태성 교수, 제1저자 김건욱 석박통합과정, 석현호 박사후연구원, 손시훈 석박통합과정, 최현빈 박사과정 ※ 연구포털(PURE): https://pure.skku.edu/en/persons/taesung-kim/ ▲응력 조절을 통한 하프늄 산화물 격자공학 기반 고성능 강유전 트랜지스터 구현 ▲텅스텐 전극을 이용한 하프늄-지르코늄 산화물 강유전 트랜지스터 어레이와 인공지능 하드웨어 구현 개념도
- No. 381
- 2026-03-11
- 4908
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성균관대 우충완 교수팀, 만성 통증의 '뇌 지문' 찾아냈다… 개인 맞춤형 뇌영상 바이오마커 개발
글로벌바이오메디컬공학과 우충완 교수 연구팀이 만성 통증 환자가 느끼는 고통의 강도를 뇌 신호만으로 읽어낼 수 있는 '개인 맞춤형 뇌영상 바이오마커'를 개발했다고 밝혔다. 이번 연구는 그동안 환자의 주관적인 설명에만 의존해야 했던 통증 진단 방식에 획기적인 변화를 가져올 것으로 기대를 모으고 있다. 만성 통증은 전 세계 수많은 사람들이 병원을 찾는 가장 흔한 원인 중 하나이지만, 환자가 느끼는 통증의 크기를 혈압이나 체온처럼 객관적으로 측정할 수 있는 방법은 지금까지 존재하지 않았다. 환자마다 고통을 느끼는 방식과 표현이 제각각이기 때문이다. 이에 우충완 교수 연구팀은 첨단 뇌과학 기술을 활용해 이 난제에 대한 해답을 제시했다. 연구팀은 전신의 광범위한 통증이 3개월 이상 지속되는 질환인 '섬유근육통' 환자들을 대상으로 수개월간 반복해서 기능자기공명영상(fMRI)을 촬영했다. fMRI는 뇌의 혈류 변화를 감지해 어느 부위가 활성화되는지 보여주는 장치다. 연구팀은 이 방대한 뇌 영상 데이터에 인공지능 기계학습 기술을 적용하여, 개별 환자만의 고유한 '뇌기능 커넥톰'을 도출해냈다. 뇌기능 커넥톰이란 뇌의 여러 영역이 서로 정보를 주고받는 복잡한 상호작용 체계를 일종의 지도로 나타낸 것이다. 연구 결과, 새롭게 개발된 바이오마커는 환자가 수개월 동안 겪은 통증의 세기 변화를 오직 뇌 영상 정보만으로 매우 정밀하게 예측하는 데 성공했다. 특히 주목할 만한 점은 통증과 관련된 뇌의 반응 패턴이 사람마다 완전히 다르다는 사실이다. 한 환자에게서 찾아낸 통증 패턴(마커)은 다른 환자의 통증을 설명하는 데 적용되지 않았다. 이는 만성 통증이 지극히 개인적인 뇌의 반응이며, 따라서 환자 개개인의 특성을 반영한 '개인 맞춤형' 접근이 필수적임을 과학적으로 증명한 사례다. 우충완 교수는 “이번 연구는 만성 통증 환자들이 겪고 있는 '보이지 않는 고통'을 뇌 영상을 통해 객관적으로 증명하고 수치화할 수 있음을 보여준 사례”라며, “단순한 진단을 넘어 환자 개개인에게 최적화된 맞춤형 치료법을 개발하는 정밀 의료 시대를 앞당기는 데 기여할 것”이라고 연구의 의의를 강조했다. 제1저자인 이재중 박사후 연구원은 “환자마다 통증과 연관된 뇌의 연결망 패턴이 고유하게 나타난다는 점이 이번 연구의 핵심”이라며, “앞으로 뇌과학 기반의 정밀 진단이 임상 현장에서 활발히 사용될 수 있도록 연구를 이어가겠다”고 덧붙였다. 이번 연구는 기초과학연구원(IBS)의 전폭적인 지원으로 수행되었으며, 신경과학 분야에서 세계적으로 권위를 인정받는 학술지인 '네이처 뉴로사이언스(Nature Neuroscience)'에 게재되어 그 학술적 가치를 인정받았다. ※ 논문명: Personalized Brain Decoding of Spontaneous Pain in Individuals With Chronic Pain ※ 학술지: Nature Neuroscience ※ 논문링크: https://www.nature.com/articles/s41593-026-02221-3 ※ 연구포털(PURE): https://pure.skku.edu/en/persons/choong-wan-woo/ ▲ 뇌영상 기반 만성통증 마커가 예측한 통증 세기가 실제 통증 세기와 유사함. ▲ 뇌영상 기반 만성통증 마커에서 중요한 영역들이 각 참가마자다 상이함.
- No. 380
- 2026-03-06
- 4500
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뇌파 분석으로 명품 브랜드 향기의 비밀 풀었다
성균관대학교 전자전기공학부 정조운 교수 연구팀이 미국 텍사스 테크 대학교(Texas Tech University) 연구진과의 국제 공동연구를 통해, 명품 브랜드 경험에서 ‘향기’가 소비자의 감정과 기억, 그리고 브랜드에 대한 깊은 유대감에 미치는 영향을 뇌파(EEG) 분석으로 규명했다. 이번 연구는 단순한 설문 조사를 넘어 인간의 뇌 반응을 실시간으로 측정하는 신경과학적 기법을 도입했다는 점에서 학계와 산업계의 큰 주목을 받고 있다. 해당 연구 성과는 비즈니스 및 유통 분야 세계 최고 권위의 학술지인 ‘저널 오브 리테일링 앤 컨슈머 서비스(Journal of Retailing and Consumer Services, JCR 상위 2%)’ 2026년 3월호에 게재될 예정이다. 성균관대에서 인간 중심 AI와 멀티모달 신호처리를 연구하며 공학과 소비자 경험의 연결을 선도해온 정조운 교수는 이번 연구에서 EEG 기반 실험 설계와 데이터 분석 구조를 총괄하였다. 정 교수는 후각 자극이 소비자 뇌 반응과 브랜드 인식에 미치는 영향을 신경과학적 관점에서 체계적으로 분석했으며, 그 결과 후각이 브랜드 경험을 구성하는 가장 직관적이면서도 강력한 감각임을 과학적으로 실증해냈다. 정 교수는 “후각은 뇌의 감정과 기억을 담당하는 부위와 밀접하게 연결되어 있다”며, “이번 연구는 향기와 브랜드 이미지의 조화가 소비자 감정과 기억 형성에 어떤 차이를 만드는지 뇌파 데이터를 통해 명확히 보여준 사례”라고 연구의 의의를 설명했다. 연구팀은 실제 명품 브랜드 환경을 가정하여 향기가 브랜드 이미지와 일치하는 경우와 그렇지 않은 경우를 정밀하게 설계해 실험을 진행했다. EEG 분석과 정량 설문 분석 결과에 따르면, 향기와 브랜드 이미지가 조화를 이룰 때 소비자의 뇌에서는 정서적 안정감이 나타났으며, 브랜드에 대한 기억력과 호감도, 그리고 브랜드와 자신을 하나로 느끼는 ‘브랜드 공명(brand resonance)’ 현상이 전반적으로 향상되는 것으로 나타났다. 반면 이미지와 어울리지 않는 향기가 제공될 경우, 즐거움과 같은 즉각적인 감정 반응은 관찰되었으나 실제 브랜드에 대한 긍정적인 평가나 장기적인 기억으로 이어지는 효과는 상대적으로 낮았다. 다만 이러한 불일치 조건이 소비자에게 예상치 못한 강한 인상을 남길 수 있다는 점도 확인되어, 향기 전략이 브랜드 인지 방식 자체를 변화시킬 수 있음을 시사했다. 이번 연구는 한국과 미국의 공학, 소비자학, 의료과학 전문가들이 힘을 합친 글로벌 융합 연구의 결실이라는 점에서 더욱 의미가 깊다. 정조운 교수팀과 더불어 미국 텍사스 테크 대학교의 장효정 교수, 김상희 연구원, 그리고 미시간 대학교 의료센터의 벤지 오티즈(Bengie Ortiz) 박사가 참여하여 연구의 전문성을 확보했다. 연구진은 이번 결과를 바탕으로 기업들이 단순히 좋은 향기를 사용하는 것을 넘어, 브랜드의 정체성과 일치하는 향기를 설계하는 ‘후각 정체성 전략(Olfactory Identity Strategy)’의 중요성을 과학적 근거로 제시했다. 이는 향후 명품 브랜드뿐만 아니라 다양한 산업 분야에서 감각 기반의 브랜드 경험을 설계하는 데 있어 새로운 이정표가 될 것으로 기대된다. ※ 논문명: The role of scent congruence with luxury brand image in consumers’ emotions, memory, and brand resonance: A mixed-methods approach using EEG and quantitative analyses ※ 학술지: Journal of Retailing and Consumer Services ※ 논문링크: https://doi.org/10.1016/j.jretconser.2025.104663 ※ 연구포털(PURE): https://pure.skku.edu/en/persons/jowoon-chong/
- No. 379
- 2026-02-27
- 2916
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면역관문 분자 (PD-L1)의 패러다임 전환
성균관대학교 이기영 교수 연구팀은 “암 면역표적 분자인 PD-L1의 새로운 종양 내재적 기능을 규명” 하며 폐암 진행 기전을 확장하는 중요한 연구성과를 발표했다. PD-L1(Programmed death-ligand 1)은 그동안 종양이 면역세포의 공격을 회피하도록 돕는 면역관문 분자로 널리 알려져 왔다. 그러나 최근 연구에서는 PD-L1이 종양세포 내부에서도 다양한 신호전달을 조절할 가능성이 제기되어 왔다. 이기영 교수 연구팀은 비소세포폐암(NSCLC) 환자 유래 전사체 데이터와 기능 실험을 통합 분석하여, PD-L1이 종양세포 내에서 자가포식 및 전이 관련 신호축을 활성화하는 핵심 조절자로 작용함을 규명했다. 연구팀은 CRISPR-Cas9 기반 유전자 편집과 단백질 상호작용 분석을 통해 “TLR–TRAF6–BECN1 축을 통한 자가포식 활성화 기전 최초 규명”에 관한 새로운 분자기전을 확인하였다. 특히 PD-L1을 제거한 폐암 세포에서는 ⓛ 세포 증식 감소 ② 이동성 및 colony 형성 능 감소 ③ xenograft 모델에서 종양 성장 및 전이 억제 가 확인되어, PD-L1의 종양 내재적 기능이 실제 암 진행에 중요한 역할을 함을 입증하였다. 이번 연구는 PD-L1이 단순한 면역관문 분자를 넘어 자가포식 기반 종양 진행을 조절하는 이중 기능 분자임을 제시했다는 점에서 의미가 크다. 이는 향후, ⓛ 면역관문 억제제 + 자가포식 조절 병합치료, ② PD-L1 종양내 신호 차단 기반 정밀의료 전략, ③ 전이 억제 타겟 발굴과 같은 치료 전략 확장 가능성을 시사한다. 연구팀은 “PD-L1의 종양세포 내 기능을 표적으로 하는 새로운 치료 접근법이 폐암 치료의 중요한 방향이 될 것”이라고 밝혔다. 이기영 교수 연구팀은 향후 멀티오믹스 기반 암 연구 및 정밀의료 플랫폼 구축을 통해 글로벌 수준의 암 연구 경쟁력을 지속적으로 강화해 나갈 계획이다. 이번 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단의 지원 (MRC 및 중견연구자 지원사업)을 받아 수행되었으며, 연구 성과는 국제학술지 Experimental Hematology & Oncology (Impact Factor 13,5, JCR 상위 5.6% 이내)에 2026년 2월 18일 온라인 게재되었다. ※논문명: Tumor-intrinsic PD-L1 drives lung cancer progression in response to TLR stimulation by promoting autophagy through the TRAF6-BECN1 signaling axis ※저널명: Experimental Hematology & Oncology ※논문링크: https://doi.org/10.1186/s40164-026-00761-9 ※연구포털(PURE): https://pure.skku.edu/en/persons/ki-young-lee-2/
- No. 378
- 2026-02-26
- 3747
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‘내 마음대로’ 조립하는 신축성 전자회로
성균관대학교 손동희 교수·박진홍 교수 공동연구팀은 “손상 후에도 스스로 회복되고, 필요에 따라 분해·재조립이 가능한 ‘신축성 자가치유 전자회로 플랫폼”을 개발했다고 밝혔다. 본 연구는 전자피부(e-skin) 및 착용형·이식형 전자소자의 장기 안정성과 개인 맞춤형 활용을 동시에 해결할 수 있는 새로운 전자소자 패러다임을 제시한다. 전자피부는 피부 접촉 또는 체내 이식을 통해 다양한 생체 신호를 감지·처리하는 핵심 기술로, 장기간 편안한 착용을 위해서는 생체조직과 유사한 얇고 부드러우며 신축성 있는 물성이 요구된다. 그러나 이러한 특성은 동시에 기계적 변형(늘어남, 구부러짐, 찢어짐)에 매우 취약해, 반복 사용이나 장기 착용 시 소자 손상과 기능 상실로 이어지는 한계를 갖는다. 특히 의료·헬스케어 환경에서는 신체 조건과 사용 목적이 지속적으로 변하기 때문에, 단순히 손상에 강한 것을 넘어 “전기적 기능과 회로를 유연하게 바꿀 수 있는 재구성성(reconfigurability)”이 필수적이다. 공동연구팀은 이러한 문제를 해결하기 위해 전극·반도체·절연막의 모든 구성요소를 자가치유 고분자 기반으로 설계한 신축성 트랜지스터를 개발했다. 전극과 반도체에는 자가치유 고분자에 탄소나노튜브와 유기반도체를 혼합해 전기적 성능과 회복성을 동시에 확보했으며, 절연막 역시 자가치유 고분자를 박막 형태로 구현했다. 개발된 트랜지스터는 전사 방식으로 별도의 납땜이나 접합 공정 없이 조립 가능하며, 30% 인장 변형을 100회 이상 반복해도 전기적 특성을 안정적으로 유지했다. 또한 물리적 손상 후에도 자가치유를 통해 전기적 성능이 효과적으로 회복됨을 확인했다. 연구팀은 단일 소자 수준을 넘어, 자가치유 트랜지스터를 5×5 배열로 집적해 균일한 드레인 전류 특성을 검증했으며, 수중 환경에서도 안정적으로 동작함을 입증했다. 더 나아가 생체적합성 평가와 동물실험을 통해, 체내에 일주일간 이식된 상태에서도 전기적 성능이 유지됨을 확인함으로써 이식형 전자소자로서의 가능성을 제시했다. 특히 본 연구의 핵심은 ‘조립–분해–재구성’이 가능한 모듈형 전자회로 개념이다. 연구팀은 자가치유 트랜지스터를 탄소나노튜브 저항과 결합해 논리 회로를 구성하고, 기계적 변형 하에서도 안정적으로 동작함을 확인했다. 또한 자가치유 특성을 활용해 조립된 NOR 게이트를 분해한 뒤 NAND 게이트로 재구성하는 등, 하나의 하드웨어 플랫폼에서 기능을 자유롭게 전환할 수 있음을 실험적으로 입증했다. 더불어 탄소나노튜브 전극 기반의 저항형 촉각센서 모듈과 발광 커패시터 디스플레이 모듈을 자가치유 트랜지스터 배열과 결합해, 터치 입력에 따라 시각적 피드백이 구현되는 착용형 전자피부 시스템을 제작했다. 해당 시스템은 피부 부착 상태에서 물리적 변형이 가해지면 촉각센서가 이를 감지하고, 자가치유 트랜지스터를 통해 해당 위치의 발광 모듈이 구동되는 등 직관적인 사용자 상호작용을 구현했다. 공동연구팀은 “자가치유 전자회로는 손상 후 회복된 전기적 성능이 손상 전과 거의 차이가 없음을 확인했다”며, 스스로 회복하고, 사용자의 요구에 따라 형태와 기능을 바꿀 수 있는 이 기술은 차세대 웨어러블 의료기기, 로봇 피부, 지능형 보철 시스템의 핵심 플랫폼으로 확장될 것”이라고 밝혔다. 이번 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단의 지원을 받아 수행되었으며, 연구 성과는 국제학술지 Nature Electronics (Impact Factor 40.9, JCR 상위 0.2% 이내)에 2025년 5월 19일 온라인 게재되었다. ※논문명: Reconfigurable assembly of self-healing stretchable transistors and circuits for integrated systems ※저널명: 네이처 일렉트로닉스 (Nature Electronics) ※논문링크: https://doi.org/10.1038/s41928-025-01389-z ※연구포털(PURE) -손동희: https://pure.skku.edu/en/persons/donghee-son/ -박진홍: https://pure.skku.edu/en/persons/jin-hong-park/ 재구성 가능한 신축성 자가치유 전자회로 신축성 자가치유 트랜지스터와 탄소나노튜브 전극을 자가치유 고분자 기판 위에 목적에 맞게 위치 시키면 자가치유에 의해 조립되어 신축성 전자회로를 구성할 수 있다. 자가치유 트랜지스터 2개와 부하저항을 활용하여 NAND 게이트 (위)와 NOR 게이트 (가운데)를 조립하였으며 20%의 인장에도 논리 값을 유지하는 것을 확인하였다. 또한 이미 조립된 자가치유 전자회로는 절단 후 재조립하여 재구성 할 수 있다. NOR 게이트에서 트랜지스터를 절단한 후 옮겨 재조립하면 NAND게이트로 재구성 가능함을 확인하였다 (아래). 신축성 자가치유 전자회로의 웨어러블 및 임플랜터블 시스템 적용 (위) 신축성 자가치유 반도체와 전극은 촉각센서나 디스플레이, 트랜지스터와 같은 다양한 모듈로 조립될 수 있다. 또한 조립된 모듈은 자가치유 기판에 집적되어 변형을 감지하고 해당위치에 시각적인 피드백을 제공할 수 있는 신축성 전자 피부 시스템으로 기능할 수 있음을 검증하였다. (아래) 자가치유 트랜지스터는 수분 저항성을 가지고 있기 때문에 체내에 이식되어서도 동작 가능하다. 동물실험을 통하여 피하에 삽입된 상태에서 자가치유 트랜지스터가 정상적으로 기능함을 확인하였다.
- No. 377
- 2026-02-12
- 5683
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스텐트 삽입 후 장기간 항혈소판 치료에 있어서 최적의 약제가 클로피도그렐임을 입증
성균관대학교 의과대학 (삼성서울병원 순환기내과) 한주용·송영빈·최기홍 교수, 삼성창원병원 순환기내과 박용환 교수 연구팀은 심혈관 사건 재발 위험이 높은 환자에서 아스피린보다 클로피도그렐이 장기 항혈소판 치료제로서 더 우수한 효과를 보였다고 발표했다. [연구요약] 경피적 관상동맥 중재술(percutaneous coronary intervention, PCI)을 받은 환자에서 장기 항혈소판 유지 치료의 최적 전략은 여전히 불확실하다. SMART-CHOICE 3 임상시험(ClinicalTrials.gov, NCT04418479)은 약물용출 스텐트 삽입 후 표준 기간의 이중 항혈소판 치료(dual antiplatelet therapy, DAPT)를 완료한 환자에서 클로피도그렐 단독 요법과 아스피린 단독 요법의 효과 및 안전성을 비교하고자 하였다. 이 연구는 다기관, 무작위, 개방형 임상시험으로, 재허혈성 사건 위험이 높은(심근경색의 병력, 약물 치료 중인 당뇨병, 혹은 복잡한 관상동맥 병변) 만 19세 이상의 환자 중 PCI 후 표준 기간의 DAPT를 완료한 이들을 대상으로, 한국 내 26개 기관에서 클로피도그렐(하루 75mg) 혹은 아스피린(하루 100mg) 단독 요법군으로 1:1 무작위 배정하였다. 1차 평가 변수는 전체 사망, 심근경색, 뇌졸중의 합으로 구성된 복합 지표의 누적 발생률이었다. 2차 평가 변수에는 1차 평가 변수의 각 구성요소와 출혈이 포함되었다. 2020년 8월 10일부터 2023년 7월 31일까지 총 55,506명이 무작위 배정(클로피도그렐 2,752명, 아스피린 2,754명)되었다. PCI와 무작위 배정 사이의 중앙값 기간은 17.5개월(IQR 12.6–36.1개월)이었다. 중앙값 2.3년(IQR 1.6–3.0)의 추적관찰 동안, 1차 평가 변수는 클로피도그렐군에서 92명(3년 발생률 4.4%), 아스피린군에서 128명(6.6%)에서 발생하여 통계적으로 유의한 차이를 보였다(HR 0.71, 95% CI 0.54–0.93; p=0.013). 클로피도그렐의 이득은 주로 심근경색의 감소에 기인하였다(23명[1.0%] 대 42명[2.2%], HR 0.54, 95% CI [0.33–0.90]). 전체 사망은 각각 50명(2.4%) 대 70명(4.0%), 뇌졸중은 23명(1.3%) 대 29명(1.3%)으로 유의한 차이가 없었고, 출혈 위험은 두 군에서 모두 3.0%로 유사하였다. [임상적 의의] PCI(경피적 관상동맥 중재술) 후 대부분의 환자는 1년 이내에 DAPT(이중 항혈소판 치료)를 필요로 한다. 하지만 이후의 장기적인 관리에서는 단일 항혈소판 요법이 훨씬 더 긴 기간 동안 유지된다. 그럼에도 불구하고, 표준 기간의 DAPT 이후 어떤 단일 항혈소판제가 더 적절한지에 대한 근거는 무작위 임상시험의 부족으로 인해 제한적이다. 현재까지는 P2Y12 억제제를 중단한 이후 아스피린을 계속 사용하는 것이 이러한 환자에서 2차 예방의 기본 전략으로 간주되고 있다. 지금까지 클로피도그렐과 아스피린 단독 요법을 비교한 관련 무작위 임상시험은 매우 드물다. 이전에 HOST-EXAM 연구가 아스피린 단독 치료에 비해 클로피도그렐 단독 치료의 우월성을 보여 주기는 했지만, 1차 평가 변수가 허혈성 사건과 출혈의 복합 지표이고 급성 관상동맥 증후군에 의한 입원과 같은 soft outcome을 포함했다는 제한점이 있었다. 또한 STOPDAPT-2와 3 연구의 2차 분석에서 아스피린 단독 치료에 대한 클로피도그렐 단독 치료의 우월성이 입증되지 않았는데, 이는 대상 환자 선정의 중요성을 시사한다. 따라서, SMART-CHOICE 3 연구에서는 허혈성 사건의 재발 위험이 높은 환자들만을 대상으로 연구를 진행하였고, 클로피도그렐이 hard outcome으로만 이루어진 엄격한 평가 지표를 감소시켰다는 것에 의의가 있다. 하지만, 한국인만을 대상으로 하였다는 점, 여성 및 출혈 위험이 높은 환자들이 상대적으로 소수만 포함되었다는 제한점이 있다. 결론적으로, PCI 후 표준 DAPT를 완료한 고위험 환자에서, 클로피도그렐 단독 요법은 아스피린 단독 요법에 비해 전체 사망, 심근경색, 뇌졸중의 복합 발생률을 유의미하게 감소시켰고, 출혈 위험 증가가 없어 효과적이면서도 안전한 장기 유지 전략이 될 수 있으며, 아스피린에 우선적으로 고려되어야 할 필요가 있다. 이 연구는 중요성을 인정받아 2025년 미국심장학회(ACC) 연례 학술대회 현장에서 Late-breaking Clinical Trial로 선정돼 발표되었고 동시에 의학계 저널 중 impact factor가 가장 높은 Lancet (IF 98.4)에 게재되었다. ※논문명: Efficacy and safety of clopidogrel versus aspirin monotherapy in patients at high risk of subsequent cardiovascular event after percutaneous coronary intervention (SMART-CHOICE 3): a randomised, open-label, multicentre trial ※학술지: The Lancet ※논문링크: https://doi.org/10.1016/S0140-6736(25)00449-0 ※연구포털(PURE) -한주용 교수: https://pure.skku.edu/en/persons/joo-yong-hahn/ -송영빈 교수: https://pure.skku.edu/en/persons/young-bin-song/ -최기홍 교수: https://pure.skku.edu/en/persons/ki-hong-choi/
- No. 376
- 2026-02-05
- 5133
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클라우드 기반 보안 서비스를 위한 인텐트 기반 폐쇄 루프 보안 제어 시스템 개발
성균관대학교 정재훈 교수와 석박사 학위를 받은 Dr. Patrick Lingga는 클라우드 기반 지능형 보안 서비스 시스템을 개발하였고, 인터넷 사실 표준화 기구인 IETF(Internet Engineering Task Force)에서 본 보안 서비스 시스템의 인터페이스들의 데이터 모델들을 인터넷 표준으로 승인을 받았다. ▲(왼쪽부터) 성균관대학교 소프트웨어학과 정재훈 교수, 제1저자 Dr. Patrick Lingga 정재훈 교수의 연구진은 저널 논문 “ICSC: Intent-Based Closed-Loop Security Control System for Cloud-Based Security Services”에서 사용자 의도를 지능적으로 반영하는 인텐트 기반 네트워킹(Intent-Based Networking, IBN)을 지원하는 보안 서비스 시스템 구현물 소개하며 ICSC의 개념을 증명하고, 그것의 성능을 검증한다. 기존의 클라우드 보안 서비스 시스템은 다양한 보안 솔루션들이 함께 사용될 때 통일된 표준화 인터페이스가 없어서 보안 정책 설정 및 관리를 위해 각 보안 솔루션마다 인터페이스를 따로 설계 및 구현하였다. 이러한 불편함과 비효율성을 해소하기 위해 IETF I2NSF(Interface to Network Security Functions) 워킹그룹(Working Group, WG)이 신설되었고, 표준 인터페이스를 위한 5개의 YANG 데이터 모델과 I2NSF 적용 방안을 표준 문서인 RFC(Request for Comments)로 표준화하였다. 정재훈 교수와 Dr. Patrick Lingga는 문서 에디터와 YANG 데이터 모델 에디터를 각각 맡아서 이러한 I2NSF 표준화에 기여하였다. 본 연구진은 지난 8년 동안 IETF I2NSF WG에서의 표준화 결과를 기반으로 본 논문의 ICSC 시스템을 구현 및 검증하였다. ICSC 시스템은 보안 서비스를 제공하기 위해 인텐트 이행(Intent Fulfillment)과 인텐트 보증(Intent Assurance)의 두 단계를 수행한다. 첫 번째의 인텐트 이행 단계에서는 사용자의 보안 서비스 요청인 인텐트가 ICSC 시스템의 적합한 네트워크 보안 함수(Network Security Function, NSF)에 설정된다. ICSC 시스템에서 보안 관리자가 이용하는 프로그램인 I2NSF 사용자(I2NSF User)를 통해 상위 레벨 보안 정책인 인텐트를 작성하여 ICSC 시스템의 코어 제어 및 관리 컴포넌트인 보안 제어기(Security Controller)에게 전송한다. 보안 제어기는 자신의 보안 정책 번역기(Security Policy Translator, SPT)를 통해 상위 레벨 보안 정책을 네트워크 보안 함수(Network Security Function, NSF)가 이해할 수 있는 하위 레벨 보안 정책으로 번역한다. 보안 정책 번역기는 번역된 하위 레벨 보안 정책을 수행할 적합한 NSF를 선택해서 그 보안 정책을 전달한다. NSF는 수신한 하위 레벨 보안 정책에 맞는 보안 서비스를 수행한다. 두 번째의 인텐트 보증 단계에서는 ICSC 시스템은 사용자의 보안 인텐트대로 NSF들이 요청된 보안 서비스를 잘 수행하고 있는지 검정한다. NSF들은 주기적 또는 중요 이벤트 발생 시 자신의 모니터링 데이터를 I2NSF 분석기(I2NSF Analyzer)에게 전달한다. I2NSF 분석기는 수신한 NSF 모니터링 데이터를 인공지능(Artificial Intelligence, AI)과 기계학습(Machine Learning, ML) 알고리즘을 통해 분석한다. 이러한 분석을 통해 I2NSF 분석기는 새로운 보안 공격을 발견하거나 NSF의 하드웨어 이슈(예, 컴퓨팅 파워, 메모리 용량 및 네트워크 대역의 리소스 부족)를 발견할 수 있다. 새로운 보안 공격에 대해서는 I2NSF 분석기는 해당 공격에 대응할 하위 레벨 보안 정책을 생성하여 보안 제어기에게 전송한다. 보안 제어기는 수신한 보안 정책을 적합한 NSF에게 전달하게 한다. 또한 NSF의 하드웨어 이슈에 대해서는 I2NSF 분석기는 이슈와 가능한 해결 방안을 포함한 피드백 정보를 생성하여 보안 제어기에게 전송한다. 보안 제어기는 NSF 관리를 담당하는 개발자 관리 시스템(Developer’s Management System, DMS)에게 피드백 정보 관련 요청 메시지를 전송한다. DMS는 NSF 하드웨어 요청메시지에 따라 기존의 NSF의 능력 증대하거나 새로운 NSF의 생성한다. 본 연구는 ICSC 시스템을 통한 자동 보안 대응법과 기존의 수동 보안 대응법에서의 보안 공격 탐지 시간과 보안 공격 응답 시간이라는 메트릭을 측정하여 분석을 하였다. 성능 평가 그래프에서 탐지 평균 시간(Mean Time to Detect, MTTD)과 응답 평균 시간(Mean Time to Respond, MTTR) 측정을 통해 ICSC 대응법이 수동 대응법보다 휠씬 신속히 보안 공격 탐지 및 대응을 할 수 있음을 볼 수 있었다. 현재 본 연구진은 ICSC 시스템의 보안 관리자의 편의를 위해 자연어 기반 보안 서비스 요청을 수용하는 인텐트 번역기를 개발하고 있다. 이 인텐트 번역기는 거대 언어 모델(Large Language Model)과 지식 그래프(Knowledge Graph)를 이용하여 보안 인텐트의 상위 레벨 보안 정책으로의 번역을 수행할 수 있다. 본 연구는 과학기술정보통신부 정보통신기획평가원의 정보통신 표준개발지원사업의 지원을 받아 수행되었다. 본 연구 성과는 Impact Factor 8.3, JCR 상위 5% 분야의 탑 국제 학술지 IEEE Communications Magazine에 게재되었다. ▲클라우드 기반 보안 서비스를 위한 I2NSF 시스템의 논리적 구조도 ▲I2NSF 프레임워크에서의 폐쇄 루프 보안 제어를 통한 보안 인텐트 처리 과정 ▲I2NSF 프레임워크를 위한 보안 정책 번역기의 논리적 구조도 ▲서비스 함수 체이닝을 통한 다중 보안 서비스 수행 예시(방화벽, 웹필터) ▲ICSC 시스템의 자동 작동과 관리자의 수동 작동의 성능 비교 ※논문명: ICSC: Intent-Based Closed-Loop Security Control System for Cloud-Based Security Services ※학술지: IEEE Communications Magazine (Volume 63, Issue 4, April 2025) ※논문링크: https://doi.org/10.1109/MCOM.001.2400022 ※참고 표준문서: https://datatracker.ietf.org/wg/i2nsf/documents/ ※연구포털(PURE): https://pure.skku.edu/en/persons/jae-hoon-jeong/ ※교수 홈페이지: http://iotlab.skku.edu/people-jaehoon-jeong.php
- No. 375
- 2026-02-02
- 4193
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세계 최초 콧물·뇌척수액 구별하는 AI 기반 광학진단 플랫폼 개발
성균관대학교 바이오메카트로닉스학과 박진성 교수 연구팀(공동 1저자 박유진 석사, 박현준, 김우창 박사)은 삼성서울병원 의공학연구센서 강민희 박사, 이비인후과의 류광희 교수팀과의 공동연구를 통해 AI 기반 광학 진단 플랫폼을 세계 최초로 개발했다. 해당 플랫폼은 코로 흘러나오는 액체가 단순한 콧물인지, 뇌를 보호하는 뇌척수액인지 여부를 수 분 내에 정확히 구별할 수 있는 기술이다. 뇌척수액(CSF)은 뇌와 척수 주변을 흐르며 외부 충격으로부터 뇌를 보호하는 아주 중요한 액체이다. 하지만 사고로 머리를 다치거나 노화 또는 코를 통한 뇌 수술 등의 이유로 이 액체가 코 밖으로 새어 나올 수 있는데, 이를 ‘뇌척수액 누출’ 이라고 한다. 뇌척수액은 맑은 물과 같은 형태여서 겉보기에는 일반적인 콧물과 구분이 힘들다. 이 때문에 환자들이 단순 비염이나 감기로 착각해 방치하다가 세균이 뇌로 침투해서 뇌수막염 같은 생명을 위협하는 합병증에 걸리는 경우가 많았다. 이에 박진성 교수 연구팀은 빛의 산란을 이용해 물질의 미세한 지문을 읽어내는 ‘라만 분광학’에 주목했다. 연구팀은 금과 은을 결합한 아주 작은 ‘나노 기둥’구조체를 만들어 액체 속 다양한 생체분자들의 미세한 신호를 수만 배 이상 증폭시켰다. 여기에 인공지능(AI) 머신러닝 기술을 접목해 뇌척수액과 콧물이 가진 서로 다른 신호 패턴을 스스로 학습하게 했다. 연구팀이 실제 삼성서울병원 환자들의 샘플을 사용해 실험한 결과, 이 시스템은 90.8%라는 매우 높은 정확도로 뇌척수액 누출 여부를 가려냈다. 특히 연구팀은 장비마다 측정값이 달라지는 문제를 해결하기 위해 특수 보정 알고리즘을 도입했다. 그 결과, 대학병원의 고가 장비뿐만 아니라 휴대가 가능한 소형 장비에서도 똑같이 정확한 결과를 얻는 데 성공했다. 이는 앞으로 응급실이나 작은 의원급 의료기관에서도 1분 내외의 짧은 시간 안에 즉석 진단이 가능해짐을 의미한다. 본 연구는 육안으로 구별되지 않는 콧물과 뇌척수액을 구분하는 ‘세계 최초 AI 기반 광학 진단 플랫폼’을 제시함으로서 국내 의료현장에서 뇌척수액 누출을 즉시 확인하기 어려웠던 한계를 극복할 수 있는 획기적인 성과이다. 해당 기술을 통해 실제 의료 환경에서 뇌척수액 누출 의심 환자들의 정확한 모니터링 플랫폼으로써의 활용이 기대된다. 이번 연구는 한국연구재단의 중견연구(No. NRF-2023R1A2C2004964), 바이오·의료 기술개발(R&D)(RS-2024-00438542), 세종과학펠로우십(RS-2025-00554830, RS-2024-00353529) 사업과 SKKU-SMC 미래융합연구, SKKU-KBSMC 미래임상융복합학술연구 사업의 지원을 받아 수행되었다. 해당 성과는 연구의 우수성을 인정받아 금속공학 및 재료과학 분야에서 세계 최고의 권위를 자랑하는 국제 학술지인 ‘Journal of Materials Science & Technology’ 저널(IF: 14.3)에 12월 3일 온라인 게재되었다. ※논문명: Ultrasensitive CSF rhinorrhea screening via machine learning-aided SERS on Au@Ag nanopillars ※학술지: Journal of Materials Science & Technology ※논문링크: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1005030225012083 ※연구포털(PURE): https://pure.skku.edu/en/persons/jinsung-park-2/ AI 기반 뇌척수액 누출 진단 플랫폼의 개발 모식도 플랫폼의 핵심 요소인 광학기판의 형태 및 SERS 특성 분석 뇌척수액(CSF)과 콧물(NS) 샘플의 라만 분광학적 SERS 검출 결과 다양한 머신러닝 파이프라인들간 비교 및 검증과 예측 결과 해석 장비 간 분해능 차이 극복을 위한 스펙트럼 전처리(CISP) 알고리즘 적용과 휴대용 라만 분광기를 이용한 플랫폼 검증
- No. 374
- 2026-01-27
- 5873
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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. 특히 이번 연구는 외부의 배터리나 전원 공급 없이도 스스로 작동할 수 있다는 점이 큰 특징이다. 연구팀은 일상적인 움직임에서 발생하는 마찰 에너지를 전기로 바꾸는 ‘마찰대전 발전기’를 시스템에 결합하여 에너지 자급자족을 실현했다. 또한, 전기장의 방향을 반대로 조절하는 방식으로 필터에 붙은 플라스틱 입자들을 떼어낼 수 있어, 20회 이상 필터를 재사용해도 성능이 그대로 유지되는 경제성까지 확보했다. 이 시스템은 수돗물이나 강물 등 실제 다양한 수질 환경에서도 일정한 성능을 유지했으며, 세계보건기구(WHO)의 음용수 기준에 부합하는 수준의 정화 능력을 보여주었다. 백정민 교수는 “본 연구는 나노플라스틱의 전기적 여과 원리를 수학적으로 명확히 규명했다는 점에서 학술적 의미가 크다”며 “앞으로 박테리아 제거 및 유용한 금속 자원을 걸러내는 기술 등 다양한 수중 정화 분야에 활용될 수 있을 것”이라고 강조했다. 이번 연구는 2025년도 12월 미래개척융합과학기술개발사업 및 과기정통부 개인기초연구사업의 지원으로 수행되었으며, 연구 결과는 재료 과학 분야의 세계적 권위지인 ‘머티리얼즈 투데이(Materials Today, IF 22.0)’ 2025년 12월 온라인판에 게재되었다. 연구팀은 현재 관련 기술에 대한 국내 특허 출원을 마치고 상용화를 위한 후속 연구에 박차를 가하고 있다. ※ 논문명: High-efficiency, reusable electrokinetic filtration platform for high-flux nanoplastic sequestration and self-powered operation ※ 학술지: Materials Today (2025. 12. 게재) ※ 논문링크: https://doi.org/10.1016/j.mattod.2025.12.008 ※ 연구포털(Pure): https://pure.skku.edu/en/persons/jeong-min-baik/ ▲ 전기동역학적 무전원 여과 시스템 개략도 및 소재별 여과 효율
- No. 373
- 2026-01-23
- 5056
