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생성형 인공지능 시대의 사용자 경험 혁신
본 연구는 글로벌융합학부 김장현 교수가 운영하는 데이터사이언스 사회분석 연구실(DSSAL)의 전현직 구성원인 남동연(박사졸업, 현 마카오과기대 조교수), 선승종(박사과정), 장슈난(박사졸업, 현 중국 화교대 펠로우), 조향영(박사졸업)과 김장현 교수의 협업으로 일궈낸 성과물이다. 본 연구는 생성형 인공지능(Generative Artificial Intelligence)에 대한 사용자 행동을 심층적으로 이해하기 위해 수행되었다. 특히 대표적 생성형 인공지능 중 하나인 ChatGPT를 중심으로 사용자의 지속적 사용 의도와 추천 의도에 영향을 미치는 요인을 규명했다. 이론적으로는, 기대 확인 모델(Expectation Confirmation Model: ECM)을 기반으로, 정보시스템 성공이론(Information System Success Theory: ISST), 프라이버시 우려(Privacy Concerns), 지각된 혁신성(Perceived Innovativeness)을 통합한 새로운 모형을 제안하였다. 기존 연구들이 주로 생성형 인공지능의 초기 사용 의도에만 초점을 맞추어 왔던 한계를 극복하고, 실제 사용 이후의 행동적 지속성에 영향을 미치는 인지적·감정적 요인을 동시에 고려하였다는 점에서 학문적 의의가 크다. 본 연구는 한국의 ChatGPT 사용자 252명을 대상으로 온라인 설문을 실시하고, 구조방정식을 사용하였다. 분석 결과, 제안된 통합모형은 사용자의 지속 사용 의도와 추천 의도를 높은 수준으로 설명하는 것으로 나타났다. 정보 품질(Information Quality)과 시스템 품질(System Quality)은 사용자의 기대 확인(Confirmation), 지각된 유용성 (Perceived Usefulness), 만족(Satisfaction)을 통해 지속 사용 및 추천 의도를 모두 강화하는 핵심 변수로 확인되었다. 또한 지각된 혁신성은 사용자 만족에 긍정적 영향을 주어, ChatGPT를 창의적이고 독창적인 기술로 인식할 수록 사용자가 긍정적 경험을 형성함을 보여주었다. 반면 프라이버시 우려는 만족에 부정적 영향을 주었으나, 그 영향력은 상대적으로 약했으며, 이는 이용자들이 편의성과 효용을 위해 일정 부분 개인정보 위험을 감수함을 의미한다. 이러한 분석 결과를 바탕으로, 본 연구는 생성형 인공지능 서비스의 확산을 위한 실무적 시사점을 제시하였다. 서비스 제공자는 언어 모델의 정확성과 안정성을 높여 정보 편향을 줄이고, 사용자 친화적인 인터페이스를 설계하며, 인공지능의 창의성과 혁신성을 효과적으로 홍보함으로써 사용자 유입을 촉진할 수 있음을 시사한다. 김장현 교수는 “이번 연구는 생성형 인공지능의 지속 사용과 추천 의도를 통합적으로 분석함으로써, 사용자 경험 기반의 인공지능 수용 연구에 새로운 시사점을 제공했다”며 “향후 음성·이미지 기반 생성형 인공지능을 포함한 확장 연구를 통해 모델을 더욱 고도화할 계획”이라고 밝혔다. 김 교수 연구팀은 인공지능과 사용자 경험(UX)의 융합을 주제로 다양한 연구를 지속하고 있으며, 관련 분야 다수의 SSCI/SCIE급 논문을 발표해왔다. ※ 논문명: Analyzing behavioral intentions toward Generative Artificial Intelligence: the case of ChatGPT ※ 학술지: Universal Access in the Information Society ※ 논문링크: https://doi.org/10.1007/s10209-024-01116-z ※ 연구포털(Pure): https://pure.skku.edu/en/persons/janghyun-kim/ 남동연(박사졸업, 현 마카오과기대 조교수), 장슈난(박사졸업, 현 중국 화교대 펠로우), 조향영(박사졸업)
- No. 359
- 2025-11-13
- 1797
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정치적 편향, AI 기자도 피할 수 없다
글로벌융합학부 홍주화 교수는 다트머스 대학의 Herbert Chang 교수와 일리노이 대학교의 David Tewksbury 교수와 함께 진행한 AI가 작성한 정치 신문기사의 신뢰도에 대한 연구를 커뮤니케이션 분야에서 저명한 국제 저널인 Digital Journalism에 발표했다. 이 연구는 인공지능이 정치 뉴스를 작성할 때, 독자들이 기사와 기자를 어떻게 인식하고 평가하는지를 실험적으로 분석하였다. 연구팀은 ‘기계 휴리스틱’과 ‘적대적 매체 효과’를 이론적 틀로 삼아, 뉴스 작성자의 정체성(인간 혹은 인공지능)와 독자의 정치적 성향이 뉴스 신뢰도 및 기자 신뢰도에 미치는 영향을 검증했다. 실험은 미국 성인 442명을 대상으로 한 온라인 실험 설계를 기반으로 진행되었다. 참가자들은 이념 성향이 다른 세 개의 뉴스 매체와 AI 혹은 인간 기자 두 유형을 무작위로 배정받아 정치적으로 민감한 네 가지 주제(낙태법, 총기 규제, 최저임금, 건강보험 개혁)에 관한 기사를 읽고 평가했다. 이를 통해 연구팀은 뉴스 작성자의 정체성과 독자의 정치 성향, 언론사 이념 거리 간 상호작용을 정량적으로 분석했다. 연구 결과, 사람들은 AI 기자는 인간 기자보다 덜 편향적인 존재로 인식했으나 인간 기자가 작성한 기사를 더 신뢰하고 긍정적으로 평가했다. 즉, 독자들은 AI를 ‘감정 개입이 적고 중립적인 기자’로 인식하면서도, 정치적 입장이 다를 경우 AI 역시 '편향된 존재’로 평가하는 양가적 반응을 보였다. 그리고 AI 기자에 대한 평가는 개인이 AI의 생각의 객관성을 얼마나 수용하느냐에 따라 조절되는 것으로 나타났다. 또한, 독자와 언론사의 정치적 입장 차이가 클수록 뉴스의 신뢰도와 기자에 대한 호감이 낮아지는 상대적 적대적 매체 효과가 AI 기자에게도 동일하게 나타났다. 다시 말해, 사람들은 자신과 다른 정치적 입장을 가진 매체의 기사에 대해 부정적인 평가를 내릴 때, 그 기사가 인간이 썼든 AI가 썼든 상관없이 비슷한 반응을 보였다. 이번 연구는 인공지능이 단순히 인간 기자를 대체하는 기술적 수단이 아니라, 사회적 신뢰와 정치적 인식의 재구성에 참여하는 새로운 사회적 주체로 기능할 수 있음을 보여준다. 특히 인간과 AI가 생성한 콘텐츠를 소비하는 인지적 과정 속에서 수용자들이 AI의 능력과 역할을 인식하고 평가하는 방식이 어떻게 영향을 미치는지를 실증적으로 제시했다는 점에서 학문적 의의가 크다. 연구팀은 앞으로 뉴스 제작을 넘어 인공지능이 상담사, 교육 파트너, 창작 협업자, 혹은 대화 파트너와 같은 다양한 맥락에서 수행하는 사회적 역할에 대한 사람들의 반응과 인식 변화를 지속적으로 탐구할 계획이다. 이러한 연구는 인공지능이 인간 사회의 관계적 영역에 점차 깊숙이 들어서는 과정에서, AI의 사회적 정당성과 신뢰 형성 메커니즘을 이해하는 데 중요한 기초자료를 제공할 것으로 기대된다. ※ 논문명: Can AI Become Walter Cronkite? Testing the Machine Heuristic, the Hostile Media Effect, and Political News Written by Artificial Intelligence ※ 학술지: Digital Journalism ※ 논문링크: https://doi.org/10.1080/21670811.2024.2323000 ※ 연구포털(Pure): https://pure.skku.edu/en/persons/joo-wha-hong/
- No. 358
- 2025-11-03
- 4044
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도파민 신경세포의 퇴행, 사멸을 반영하는 신규 파킨슨 병 모델 확립
의과대학 약리학교실 이연종 교수 연구팀(주저자: 김지훈 학생, 김효정 박사, 이연종 교수)은 파킨슨병의 병태기전을 규명하고 치료제 평가에 활용할 수 있는 도파민신경 특이적 ZNF746 (PARIS) 발현 조건부 Tet-off 형질전환 마우스 모델을 새롭게 개발하였다. PARIS는 파킨슨병 열성 유전자인 Parkin의 기질 단백질(substrate) 중 하나로, 파킨슨병 환자의 뇌에 축적되어 도파민 신경세포 사멸에 직접적인 병인적 역할을 하는 전사 억제 인자로 알려져 있다. 특히 PARIS는 미토콘드리아 생합성 조절 인자 PGC-1α와 세포사멸 조절자 p53의 상위 조절 인자인 MDM4를 억제함으로써 신경세포의 대사 기능 저하와 사멸을 유도하는 것으로 보고되어 있다. 본 연구는 한양대학교 약학대학 주재열 교수 연구팀(공동 주저자: 주재열 교수, 양수민 학생)이 단일세포 유전체 분석(single-nuclear transcriptome analysis) 을 공동 수행하여, 세포 유형별 병리적 변화를 체계적으로 규명하였다. 현재 파킨슨병 연구의 가장 큰 난제 중 하나는, 질환의 핵심 병리인 도파민 신경세포의 점진적 퇴행과 사멸을 충실히 반영하는 동물 모델이 부족하다는 점이다. 이연종 교수 연구팀은 이러한 한계를 극복하기 위해 Tet-off 유전 스위치 시스템을 적용, 성체 마우스의 특정 도파민 신경세포에서만 PARIS를 선택적으로 발현시킬 수 있는 신규 파킨슨병 모델을 확립하였다. 그 결과, 약 2개월에 걸쳐 점진적으로 진행되는 운동 이상, 임상 수준의 도파민 신경세포 소실, 미토콘드리아 기능 저하 및 신경 염증 반응을 재현함으로써 기존 transgenic 모델의 한계를 성공적으로 극복하였다. 또한 본 모델을 활용한 전임상 약물 검증 연구를 통해, 도파민 대체 치료제인 L-DOPA가 운동 증상을 완화시키며, c-Abl 저해제 Nilotinib이 신경세포 손상과 염증 반응을 억제하여 질환 조절 효과를 나타냄을 입증하였다. 이러한 결과는 본 모델이 파킨슨병의 병리적 진행 과정을 재현할 뿐 아니라, 다양한 치료 후보물질의 효능과 안전성을 평가할 수 있는 강력한 전임상 플랫폼임을 보여준다. 한편, 본 연구에서는 파킨슨병의 핵심 병리를 점진적으로 발현하는 이 모델을 이용하여 중뇌 영역의 세포 유형별 전사체 및 단백질 수준 분석을 수행하였다. 그 결과, c-Abl–PARIS 신호 축의 비정상적 활성화가 PGC-1α 매개 미토콘드리아 생합성 억제, p53 의존적 세포사멸 경로 활성화, 그리고 **교세포 염증성 재형성(glial inflammatory remodeling)**을 유도하는 주요 병인 경로로 규명되었다. 이 연구는 PARIS 발현을 기반으로 한 새로운 파킨슨병 모델을 통해, 기존 transgenic 모델에서 한계로 지적되어온 임상적 병리 재현성 부족 문제를 극복하였으며, 향후 파킨슨병의 분자병리 규명과 신약 후보 물질의 전임상 평가를 위한 핵심 연구 플랫폼으로 활용될 수 있다는 점에서 중요한 의의를 갖는다. ※ 논문명: Preclinical studies and transcriptome analysis in a model of Parkinson’s disease with dopaminergic ZNF746 expression ※ 학술지: Molecular Neurodegeneration ※ 논문링크: https://doi.org/10.1186/s13024-025-00814-3 ※ 연구포털(Pure): https://pure.skku.edu/en/persons/yunjong-lee/
- No. 357
- 2025-10-24
- 4633
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오리가미 기반 하이브리드 공압 관절의 설계 및 고토크 매니퓰레이터 구현
본 연구에서는 부드럽게 움직이는 공압식 오리가미 챔버와, 회전축이 고정된 단단한 프레임을 결합해 새로운 형태의 하이브리드 공압 관절을 개발했다. 이 하이브리드 관절은 기존의 팽창식 공압 관절이 지나치게 유연해 제어가 어렵던 문제를 개선해, 적절한 강성과 넓은 움직임 범위, 그리고 높은 토크와 제어 정확도를 동시에 확보할 수 있었다. 개발된 기술은 실제로 미터(m) 단위 크기의 로봇 매니퓰레이터로 확장되어, 무게가 있는 과일과 같은 물체를 안정적으로 들어 옮기는 작업도 성공적으로 수행했다. 이번 연구의 핵심은, 기존 공압 관절의 단점인 **과도한 컴플라이언스(쉽게 휘는 특성)**와 제어의 어려움을 해결한 것이다. 이를 위해 연구팀은 오리가미 구조의 공압 챔버를 사용했다. 오리가미 구조는 움직임을 예측하기 쉬우며, 챔버가 압력에 의해 쉽게 찌그러지지 않도록 **면 보강 구조(facet reinforcement)**를 넣었고, 내부에는 **과도한 팽창을 막는 장치(internal constraint)**도 함께 적용했다. 덕분에 이 챔버는 **양압(공기 주입)**과 음압(공기 흡입) 어느 쪽에서도 형태가 무너지지 않고 안정적으로 작동할 수 있다. 또한 오리가미 챔버는 단단한 프레임과 결합되기 때문에, 일반적으로 사용하는 **회전 센서(로터리 엔코더, 포텐시오미터 등)**도 함께 사용할 수 있는 장점이 있다. 챔버는 타포린이라는 기능성 직물로 만들어졌으며, 3D 프린터로 제작한 프레임과 결합해 하나의 하이브리드 관절을 완성했다. 이 관절은 하나의 챔버에 양압과 음압을 번갈아 가며 넣을 수 있어, 한 쪽 방향뿐 아니라 양방향으로도 움직일 수 있는 점이 특징이다. 더 나아가, 두 개의 오리가미 챔버를 서로 마주보게 설치하면, **서로 반대 방향으로 작용하는 힘(antagonistic driving)**을 만들어 낼 수 있다. 이 방식은 두 챔버에 서로 반대되는 압력을 주는 것으로, 같은 압력 조건에서도 기존보다 2배 더 큰 토크를 만들어낼 수 있다. 마지막으로, 이렇게 개발된 하이브리드 관절을 이용해 **3개의 자유도를 가진 하이브리드 매니퓰레이터(로봇 팔)**를 구성했다. 이 매니퓰레이터는 무게가 실린 상태에서도 넓게 움직일 수 있었고, 외부에서 충격이 가해져도 정상적으로 작동했다. 부드러우면서도 강한, 소프트 로봇과 하드 로봇의 장점이 잘 융합된 결과였다. 실제로도 1kg 이상의 과일을 사람에게서 받아 바구니에 놓는 작업을 반복적으로 수행할 수 있었으며, 이는 이 기술이 일상생활에도 충분히 활용될 수 있음을 보여주는 사례였다. ※ 논문명: Hybrid Hard-Soft Robotic Joint and Robotic Arm Based on Pneumatic Origami Chambers ※ 학술지: IEEE/ASME Transactions on Mechatronics ※ 논문링크: https://doi.org/10.1109/TMECH.2024.3411629 ※ 연구포털(Pure): https://pure.skku.edu/en/persons/hugo-rodrigue
- No. 356
- 2025-10-16
- 4951
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2차원 h-BN 물질 점결함 큐비트의 양자 정보 손실 메커니즘 규명
양자정보공학과 서호성 교수 연구팀(제1저자 이재욱, 김현수, 박희진)은 최근 혁신적인 양자정보소자로 각광받고 있는 이차원 육방정계 질화붕소(h-BN)의 음전하 붕소 공극(VB-) 큐비트의 양자 결잃음(decoherence) 현상을 체계적으로 분석하고, 결잃음 시간(T2)을 연장하기 위한 구체적인 방법들을 제시하였다. 본 연구를 통해 서로 다른 외부 자기장 영역에서 결잃음 현상이 급격하게 변화할 수 있음을 보였고, 변화가 일어나는 전이 경계(transition boundary)의 위치를 정확하게 예측할 수 있는 정량적 기준과 수치 방법론을 개발하였다. 이를 통해 h-BN VB- 큐비트 소자의 실질적인 양자정보 응용 가능성을 크게 높일 수 있었다. h-BN의 VB- 큐비트는 상온에서 빛을 이용하여 양자 상태를 조작할 수 있는 장점을 가진 스핀 큐비트 소자로 최근 큰 주목을 받고 있다, 하지만, 짧은 T2 시간이 실용화를 가로막는 핵심 한계로 지적되어 왔다. 이를 극복하기 위해서는, 양자 결잃음 현상에 대한 미시적 이해와 이를 바탕으로 결잃음을 최대한 억제할 수 있는 다양한 공학적 접근이 개발되어야 한다. 이에 연구팀은 일반화된 클러스터 상관 전개법(Generalized cluster-correlation expansion)과 범밀도 함수론 (Density functional theory) 계산법을 결합한 새로운 양자 다체계 전산모사 방법을 사용해, VB-의 결잃음 현상이 외부 자기장의 변화에 따라 어떻게 변화하는지를 정량적으로 분석하였다. 그 결과, 붕소와 질소의 동위원소 조성에 따라 T2 시간이 달라지고, 외부 자기장에 특정한 전이 경계가 존재해 경계 위에서는 T2 시간이 백배 이상 증가함을 보였다. 또한, 일부 자기장 구간에서는 특정 핵스핀으로 인해 결맞음 신호에 뚜렷한 변조가 발생함을 예측하였으며, 이러한 결맞음 변조 현상은 앞으로 본 연구 결과의 더욱 정확한 실험적 검증을 위해 활용될 것으로 기대된다. 본 연구는 h-BN의 밀집된 핵스핀 환경으로 인해 발생하는 독특한 큐비트 결잃음 현상을 설명하는 체계적인 이론을 정립했다는 점에서 의미가 크다. 본 연구에 밝힌 메커니즘을 바탕으로 양자정보 보호를 위한 최적의 동위원소 조성비 및 외부 자기장 조절 등의 구체적인 공학적 설계 원리를 제안하였으며, 향후 2차원 h-BN 기반의 양자 소자 설계와 양자 센싱 조건 최적화 등의 다양한 분야에서의 활용이 기대된다. 이번 연구는 한국연구재단 중견연구자지원사업, 한국연구재단 양자정보과학 인적기반 조성사업, 한국연구재단이 지원하는 성균관대 양자정보연구지원센터 등의 지원을 받아 수행되었다. 연구 성과는 연구의 우수성을 인정받아 2025년 8월 24일 응용 물리 분야 국제 저명 학술지인 ‘Advanced Functional Materials’ (IF: 19.0) 학술지에 출판 되었다. ※ 논문명: Magnetic-Field Dependent VB− Spin Decoherence in Hexagonal Boron Nitrides: A First-Principles Study ※ 학술지: Advanced Functional Materials ※ 논문링크: https://doi.org/10.1002/adfm.202511274 자기장에 따른 VB- 스핀 양자 결잃음 ‘전이 경계’ 규명
- No. 355
- 2025-10-10
- 5086
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메타렌즈 기반 뇌 오가노이드 3차원 영상화 기술 개발
생명물리학과 김인기, 박별리, 박종찬 교수 연구팀은 파킨슨병 연구에 활용할 수 있는 메타렌즈 기반 3차원 대면적 광음향 현미경(photoacoustic microscopy) 기술을 개발했다. 광음향 이미징 기술은 빛과 초음파를 결합한 하이브리드 시스템으로, 펄스 레이저를 생체 조직에 조사해 빛을 흡수한 분자가 열팽창을 통해 생성하는 초음파 신호를 검출하는 영상 기법이다. 빛은 생체 조직 내에서 산란이 크기 때문에 깊은 부위의 이미징이 제한되지만, 초음파는 생체 조직에서 감쇠가 적어 더 깊은 부위까지 도달할 수 있다. 이러한 하이브리드 특성은 광음향 이미징이 광학적 해상도와 초음파의 깊이 투과 능력을 동시에 제공할 수 있도록 한다. 광음향 기술은 이러한 장점덕에 별도의 표지 없이 멜라닌, 혈액, 혈중 산소포화도와 같은 생체 분자 정보를 정밀히 시각화하며, 종양 구조 및 기능 분석, 대사 과정 평가 등 다양한 생의학적 응용 분야에서 활발히 연구되고 있다. 하지만 기존 광음향 현미경은 빛의 초점에서 벗어날수록 신호 강도와 해상도가 감소하는 한계를 지닌다. 이는 일반적인 광학 렌즈로는 초점심도(depth of focus)를 확장하면서 해상도를 유지하기 어렵기 때문이다. 이러한 이유로 광음향 현미경을 통해 스캐닝이 없이 고심도 3차원 영상을 구현하는 것은 매우 어려운 문제로 여겨졌다. 뿐만 아니라 최근 신약 개발 단계에서 필수적인 동물 실험을 대체할 수 있는 기술로 각광을 받고 있는 미니 인공 장기인 오가노이드와 같은 두꺼운 형태의 3차원 바이오 샘플을 광음향 현미경으로 영상화 하는 것 또한 극히 제한 되어왔다. 이를 해결하기 위해 본 연구팀은 빛의 위상 제어를 통해 자유롭게 조절 가능한 메타렌즈를 활용하여 새로운 형태의 광학 렌즈 설계 기술을 개발했다. 초점거리가 다른 렌즈들의 위상지도(phase map)를 단일 렌즈로 결합함으로써, 해상도를 일정하게 유지하면서도 초점심도를 크게 확장한, 마치 빛이 바늘 형태로 회절하지 않고 직진하는 니들빔(needle beam) 생성 메타렌즈를 설계하고, 이산화 티타늄(TiO2) 기반으로 이를 제작하였다(그림 1). 제작된 니들빔 메타렌즈는 회절한계(diffraction limit) 해상도를 유지하면서도 기존 광학 렌즈에 비해 초점심도가 13.5배 이상 길어지는 성능을 구현하였다. 이러한 특성은 기존의 단순 렌즈 설계로는 구현이 어려우며, 본 연구에서 제안한 메타렌즈의 혁신적인 설계 접근법이 이를 가능하게 하였다. 본 연구팀은 퇴행성 뇌질한 중 하나인 파킨슨병의 병리학적 기전 연구를 위해 설계된 메타렌즈를 광음향 현미경에 결합해 니들빔 메타렌즈 기반 광음향 현미경을 개발하였다. 뉴로멜라닌은 파킨슨병과 같은 신경퇴행성 질환에서 손상되는 주요 분자로, 중요한 바이오마커(biomarker)로 활용된다. 그러나 기존 광학 이미징 기술은 뇌 오가노이드와 같은 광학적으로 불투명한 3차원 조직을 투과하여 내부에 분포하는 뉴로멜라닌의 정량적 분포를 분석하는 데 한계가 있었다. 본 연구팀은 니들빔 메타렌즈 기반 광음향 현미경을 이용해 살아있는 뇌 오가노이드에서 뉴로멜라닌의 3차원 분포를 높은 해상도로 시각화하는데 성공하였다(그림 2). 전뇌(forebrain) 및 중뇌(midbrain) 오가노이드에서 뉴로멜라닌의 분포 차이를 비롯해, 중뇌 오가노이드의 배양 일수에 따른 멜라닌 분포 변화도 실험적으로 확인되었다. 파킨슨병과 같은 퇴행성 뇌질환은 나이가 들수록 발병 확률이 증가하기 때문에, 이러한 결과는 본 연구팀의 기술이 파킨슨병의 병리학적 기전 연구뿐만 아니라 신약 개발 및 약물 반응성 평가에 활용될 가능성을 제시한다. 김인기 교수는 “메타렌즈 광음향 현미경 기술은 뇌 오가노이드에 국한되지 않고, 다양한 유형의 오가노이드를 실시간으로 관찰하는 데도 적용 가능하다”며 “이를 통해 본 기술은 다양한 질병 모델에서 병리학적 메커니즘 연구 및 약물 효능 형가 등 광범위한 생의학적 응용 분야에서 활용될 수 있을 것으로 기대된다”고 설명했다. 본 연구 결과는 세계적인 국제학술지인 사이언스 어드밴시스(Science Advances)에 게재되었다. 본 연구는 한국연구재단 STEAM 글로벌융합연구, 뇌과학 선도융합기술개발사업, 세종과학펠로우십 및 신진연구자지원사업 등을 통하여 수행되었다. ※ 논문명: Axially multifocal metalens for 3D volumetric photoacoustic imaging of neuromelanin in live brain organoid ※ 학술지: Science Advances (IF: 12.5) ※ 논문 링크: https://doi.org/10.1126/sciadv.adr0654 ▲ 그림1. 초점심도가 확장된 니들빔 (Needle beam) 메타렌즈 및 이를 활용한 뇌 오가노이드 이미징 기술 ▲ 그림2. 니들빔 메타렌즈 기반 뇌 오가노이드 내 3차원 멜라닌 분포의 광음향 이미징 ▲ 그림3. 파킨슨병 연구를 위한 메타렌즈 기반 뉴로멜라닌 정량화
- No. 354
- 2025-09-26
- 6348
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체내삽입 가능한 생체친화적 신축성 반도체 개발
화학공학과 방석호 교수, 경희대학교 화학공학과 오진영 교수 연구팀은 차세대 이식형 바이오전자소자의 핵심 기술을 개발했다. 연구팀은 생체조직과 유사한 기계적 물성을 가지면서도 장기 이식 시 안정적인 기능을 발휘할 수 있는 고탄성·고생체적합성 유기 트랜지스터를 구현하는 데 성공했다. 이 성과는 심장박동기, 신경자극기, 인슐린 펌프 등 다양한 임상용 이식형 전자기기의 성능을 한 단계 끌어올릴 수 있는 새로운 가능성을 보여준다. 이번 연구는 기존 실리콘 기반 반도체가 갖는 경직된 물성으로 인한 조직 손상과 염증 문제를 해결하는 데 초점을 맞췄다. 연구팀은 반도체 나노섬유(DPPT-TT)와 의료용 고분자(BIIR)를 혼합한 뒤 가교(vulcanization) 과정을 적용해, 피부 조직과 유사한 탄성을 지니면서도 안정적인 전기적 특성을 발휘하는 반도체 박막을 제작했다. 또한 은과 금을 이중으로 적용한 금속 전극을 통해 체액 환경에서도 장기간 부식 없이 안정적인 동작을 구현했다. 제작된 트랜지스터는 최대 50% 이상의 인장 변형에도 안정적인 성능을 유지했으며, 인버터와 NOR, NAND 게이트 등 기본 논리회로를 성공적으로 구동하는 데에도 활용되었다. 더불어 인간 피부 섬유아세포와 대식세포를 이용한 세포 실험에서 독성이나 염증 반응이 관찰되지 않았으며, BALB/c 마우스 피하 이식 실험을 통해 장기 생체적합성과 생체 이식형 전자기기의 기능을 낮추는 주원인인 섬유막 형성 또한 적게 형성됨이 검증되었다. 연구팀은 이번 성과가 차세대 이식형 전자소자의 핵심 기반 기술로 자리잡을 수 있을 것으로 전망하며, 실시간 생리신호 모니터링, 신경 인터페이싱, 맞춤형 치료 시스템 등 다양한 응용으로 확장될 수 있음을 강조했다. 이번 연구는 산업통상자원부 및 한국산업기술기획평가원(KEIT)의 소재부품기술개발 사업과 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 우수신진연구사업, 대학중점연구소지원사업, 선도연구센터사업(ERC) 지원으로 수행된 이번 연구의 성과는 국제학술지 ‘네이처 일렉트로닉스(Nature Electronics, IF: 40.9, JCR < 0.1%)’에 9월 2일 게재되었다. 특히 이번 논문은 Nature Electronics의 Research Briefing에 선정되어 국제적으로 연구의 우수성과 파급력을 공식적으로 인정받았다. 논문명: A biocompatible elastomeric organic transistor for implantable electronics 주저자: 정규호(1저자), 현지유 박사(1저자), 방석호 교수(교신저자), 오진영 교수(교신저자) 외 게재지: Nature Electronics DOI: https://doi.org/10.1038/s41928-025-01444-9
- No. 353
- 2025-09-23
- 5697
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건조한 환경에서도 내구성, 출력을 유지하는 하이드로젤 기반 마찰대전 나노발전 기술 개발
기계공학부 최경후 교수 연구팀(제 1저자 트렁 루 티엔)은 경희대학교 기계공학과 이영훈 교수 연구팀과 협업해 하이드로젤 전극의 최대 약점인 건조한 환경에서의 성능 저하를 ‘코스모트로픽 이온 임베딩’을 통해 해결하는 전략을 제시했다. 소듐 설파이트(SO₄²⁻/SO₃²⁻)를 활용해 내부 결정 도메인과 표면 방전 억제층 (Charge-Blocking Layer, CBL)을 동시에 형성함으로써, 건조한 환경에서도 기계적 안정성과 마찰대전출력이 동시에 향상되는 마찰대전 나노발전(Triboelectric Nanogenerator, TENG) 기술을 구현했다. 그 결과, 코스모트로픽 공정을 통해 제작한 TENG는 전력밀도를 기존 대비 3배 이상 향상시켰고 700%의 연신에도 안정적인 출력을 보였다. 또한, 연구팀은 개발한 하이드로젤의 15000회 접촉-분리 과정에서도 안정적인 출력을 유지함을 보였으며 50 °C의 환경에서 6시간 노출 및 30일간 실온 보관 후에도 안정적인 출력을 유지함을 보여 수분 증발로 성능이 급락하는 하이드로젤 전극의 약점을 극복했음을 입증했다. 이러한 특성은 수분 증발로 이온이 농축되며 국소 분극 영역이 형성되고, CBL이 전하 누설을 억제해 반응 변형에 지속적으로 응답하는 데 기인한다고 설명했다. 연구 책임자인 최경후 교수는 “유연성, 신축성이 뛰어난 하이드로젤 전극은 건조한 환경에서 그 성질을 잃어버려 한계가 명확했지만 이번 연구로 그 한계를 극복했다는 점에서 의미가 크다”라며 “이 기술을 활용해 고출력, 고안정성 에너지 하베스팅 기술을 개발하고 웨어러블 디바이스 기술과 지속가능한 에너지 시스템 기술에 적용하는 연구를 지속할 계획이다”라고 밝혔다. 본 연구는 4단계 BK21 인간 중심 융합기계솔루션 미래인재양성 교육연구단과 과학기술정보통신부의 지원을 받아 수행되었으며 JCR 상위 3% 저널인 Chemical Engineering Journal (IF:13.2)에 2025년 8월 게시되었다. 논문명: Kosmotropic ions embedded hydrogel for significantly enhancing deformability and performance of iontronic triboelectric nanogenerators 저널명: Chemical Engineering Journal DOI: https://doi.org/10.1016/j.cej.2025.167062
- No. 352
- 2025-09-19
- 5220
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“반도체 집적 한계 돌파구 찾았다” 단일 공정 3차원 모놀리식 집적 기반 차세대 반도체 소자 개발
기계공학부 김태성 교수 연구팀이 반데르발스(vdW) 물질을 활용해 차세대 인공지능(AI) 반도체와 스핀트로닉스 소자의 두 축을 동시에 혁신하는 성과를 거두었다고 밝혔다. 연구진은 단일 플라즈마 공정을 통해 나노결정과 반데르발스 격자가 접합된 반데르발스 2D/3D 이종접합 뉴로모픽 메모리 소자를 구현함과 동시에, 강자성 특성을 나타내지 않는 벌크 상태의 바나듐 셀레나이드(VSe₂)에 상온에서도 동작 가능한 강자성 특성을 인공적으로 부여하는 데 성공했다. 인공지능과 초연결 사회로의 전환에 따라, 기억 기능과 연산 기능을 동시에 수행하는 뉴로모픽 메모리 소자의 필요성이 커지고 있다. 그러나 기존의 CMOS 기반 메모리 기술은 전력 소모와 집적도에서 한계가 있었고, 금속 산화물 기반 ReRAM 역시 결정립계와 전도 필라멘트 불균일성으로 인해 장기적 안정성과 대규모 집적에 제약이 따랐다. 이러한 문제를 극복하기 위해 연구팀은 단일 플라즈마 황화 공정을 이용, 아르곤(Ar)과 황화수소(H₂S)의 이온 침투 및 이온 페닝 효과를 정밀하게 제어하여, 별도의 증착이나 본딩 없이도 3차원 모놀리식 집적 구조체를 직접 형성하는 데 성공했다. 이를 통해 장기강화(LTP)·장기억제(LTD) 특성 및 아날로그 시냅스 가중치 조절이 가능함을 입증했으며, 1.8×10⁷회 이상의 스위칭 사이클 동안 안정적인 동작을 확인했다. 동시에 연구팀은 오랜 기간 불가능하다고 여겨진 2차원 상온 강자성체 구현에도 성공했다. 기존의 2차원 자성체는 단층(monolayer) 박리 방식으로만 얻을 수 있고 극저온에서만 자성이 발현되어 실용화가 어려웠다. 연구팀은 본래 비자성체인 벌크 VSe₂를 나노결정화 및 단층화 격리시켜, 억제되어 있던 강자성 특성을 상온에서 인공적으로 발현시켰다. 특히, 자기력 현미경(MFM) 관찰을 통해 나노결정립(grain) 경계가 자성 도메인의 ‘피닝(pinning)’ 역할을 수행한다는 사실을 규명하며, 반데르발스 강자성체의 구조-자성 연계 메커니즘을 새롭게 제시했다. 이번 두 성과는 반데르발스 물질 플랫폼의 범용성과 응용 가능성을 동시에 확장했다는 점에서 큰 의미가 있다. 3차원 집적 뉴로모픽 메모리는 기존 실리콘 기반 공정의 복잡성과 물리적 제약을 극복할 수 있는 대안 플랫폼을 제시하며, 상온 강자성체 구현은 차세대 스핀트로닉스 및 양자 소자의 길을 연다. 김태성 교수는 "단일 공정 기반의 집적 메모리와 인공 강자성 구현을 통해, 원하는 위치에 다강성(multi-ferroicity)을 정밀하게 도입할 수 있는 새로운 반데르발스 소재 플랫폼으로 발전시킬 계획"이라며 "차세대 AI 반도체와 스핀트로닉스 기술을 동시에 가속화할 수 있는 전환점이 될 것"이라고 강조했다. 본 연구에는 기초과학연구원 (IBS) 양자나노과학 연구단, 세인트루이스 워싱턴 대학교, 한국기계연구원, 파크시스템스 R&D 센터가 공동 연구진으로 참여하였으며, 해당 연구 성과들은 각각 세계적인 국제학술지 "Advanced Science" 에 5월 28일 / 8월 27일에 게재되었다. 저자명: 교신저자 김태성 교수, 제1저자 이진형 석박통합과정, 김건형 박사과정, 석현호 박사후연구원, 최현빈 빅사과정, 한수정 석사과정 논문명 1: Monolithically-integrated van der Waals Synaptic Memory via Bulk Nano-crystallization 논문명 2: Artificial Room-Temperature Ferromagnetism of Bulk van der Waals VSe2 논문링크 1: https://doi.org/10.1002/advs.202510961 논문링크 2: https://doi.org/10.1002/advs.202504746 나노결정화로 구현된 반데르발스 2D/3D 이종 집적구조체 기반의 시냅틱 메모리 반데르발스 단층 격리화로 구현된 상온에서 동작하는 벌크 반데르발스 강자성체
- No. 351
- 2025-09-16
- 4302
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생리대 안전성 과학적 검증 결과 발표
글로벌바이오메디컬공학과 박천권 교수 연구팀이 하와이대학교 김주희 교수 연구팀, 충북대학교 김세나 교수와 함께 시중에서 판매되는 생리대의 화학적 안전성과 독성 수준을 종합적으로 평가한 국제 공동연구 결과를 발표했다. 이번 연구는 2025년 8월 29일 발표되었으며, 여성 건강과 밀접한 위생용품의 안전성을 다룬 최초의 포괄적 분석이라는 점에서 큰 의미를 가진다. 연구팀은 국내외 유통 중인 29종의 생리대를 대상으로 ▲휘발성유기화합물(VOCs) 방출, ▲미세플라스틱 검출, ▲세포독성 평가 등을 다각도로 분석했다. 그 결과, 다수 제품에서 톨루엔*이 0.04~2.79 μg/패드 수준으로 검출되었으며, 이는 기존 산업 안전 기준치(37 mg/m⁻³)보다는 낮지만, 피부 흡수 특성과 장기간 사용 환경을 고려하면 보다 면밀한 검토가 필요하다는 지적이다. *톨루엔: 산업적으로 널리 쓰이는 휘발성 유기화합물로 피부나 점막에 반복적으로 노출될 경우 건강에 해로울 수 있음 또한, 모든 생리대 제품에서 폴리프로필렌(PP) 기반의 미세플라스틱이 확인되었고, 일부 제품에서는 PET 및 PE 등 다른 종류의 미세플라스틱도 소량 검출됐다. 최근 미세플라스틱이 인체 건강에 미치는 영향에 대한 우려가 커지는 가운데, 이번 연구는 생리대와 같은 밀착형 위생용품에서의 미세플라스틱 노출 가능성을 과학적으로 입증했다는 점에서 주목받고 있다. 세포독성 실험 결과, 일부 생리대는 세포 생존율이 80% 이하로 나타나 중등도의 세포독성이 확인되었다. 특히 ‘유기농’으로 표시된 일부 제품에서도 세포독성이 관찰되어 추가적인 검증 연구가 요구된다. 이러한 결과는 제조 공정에서 사용되는 화학물질의 종류와 처리 방식이 제품의 독성 수준에 직접적인 영향을 미칠 수 있음을 시사한다. 박천권 교수는 “이번 연구는 위생용품의 안전성 문제에 대해 구체적인 과학적 데이터를 바탕으로 경각심을 불러일으킨 의미 있는 결과”라며, “장시간 피부에 밀착되는 제품일수록 성분의 투명성과 안전성 검증이 필수적”이라고 강조했다. 이번 연구는 성균관대학교, 하와이대학교, 충북대학교의 연구진이 참여한 국제 공동연구로, 여성 건강과 소비자 안전 확보 차원에서 공중보건 정책 및 제품 규제 기준 수립에 기초 자료로 활용될 것으로 기대된다. 연구결과는 환경 위해성 평가와 안전성 연구 분야에서 가장 영향력 있는 학술지 중 하나인 Journal of Hazardous Materials(Impact Factor 12.2)에 게재됐다.
- No. 350
- 2025-09-12
- 4629
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단백질 상분리를 통한 식물 개화 시기 조절 비밀 밝혀
생명과학과 정재훈 교수 연구팀이 식물 세포 내 액체-액체 상분리 (liquid–liquid phase separation, LLPS)가 외부 온도 변화에 따라 섬세하고 가역적으로 조절되며, 이 현상이 식물의 개화 시기를 결정하는 핵심 기전임을 규명하였다. 이번 연구는 서울대학교 화학부 서필준 교수 연구팀(제1저자 이홍길 박사)과 디지스트 뉴바이올로지학과 이종찬 교수 연구팀(제1저자 김진광 박사과정생)과의 공동 연구로 수행되었다. 연구팀은 식물 개화의 핵심 조절자인 GI 단백질이 온도 변화에 따라 가역적인 상분리 현상을 나타낸다는 사실을 발견하였다. 저온(22도)에서는 GI 단백질이 식물 세포 핵 속에서 비활성 응축체(nuclear condensates)를 형성하지만, 고온(28도)에서는 응축체가 해체되고 핵 내에 퍼져(dispersed) 활성화된다. 특히, GI 단백질이 상분리되지 않고 퍼진 상태에서만 개화 억제 전사인자인 SVP와 결합하여 분해를 촉진함으로써, 고온 조건에서 개화를 촉진한다. 또한, 연구팀은 청색광 광수용체 FKF1 단백질이 GI 단백질의 무질서 영역 (intrinsically disordered region, IDR)에 선택적으로 결합해, 고온 특이적으로 GI 응축체를 가역적으로 해체해 활성화시킨다는 사실도 확인했다 (그림 참고). 정재훈 교수 연구팀은 2020년 Nature 논문을 통해 ELF3 단백질 상분리의 온도 조절이 식물 특이적 온도 인지 메커니즘임을 밝힌 데 이어, 이번 연구에서는 기온 변화에 따른 개화 핵심인자의 상분리 조절이 식물 발달을 정밀하게 제어하는 기전임을 증명하였다. 식물학 연구 분야에서 세포 내 상분리 조절을 기반으로 한 식물 생장과 발달의 정밀 제어 기술 개발 가능성을 제시함으로써, 향후 기후 변화 대응을 위한 안정적인 식량 생산과 농업 경쟁력 강화에 기여할 것으로 기대된다. 이번 연구는 한국연구재단 (NRF), 농촌진흥청의 지원을 받아 수행되었으며, 식물학 분야 저명 국제학술지 Nature Plants에 7월 4일 온라인 게재되었다. ※ 논문명: High-temperature-induced FKF1 accumulation promotes flowering through the dispersion of GI and degradation of SVP ※ DOI: https://doi.org/10.1038/s41477-025-02019-4 ※ 저자: 이홍길 박사 (제1저자, 서울대), 김진광 박사과정생 (제1저자, 디지스트). 박경호 박사과정생 (제1저자, 성균관대 생명과학과), 김솔비 박사 (공동저자, 성균관대 생명과학과), 정재훈 교수 (교신저자, 성균관대 생명과학과), 이종찬 교수 (교신저자, 디지스트), 서필준 (교신저자, 서울대) 그림. FKF1 의존적인 GI 상분리의 가역적인 변화를 통한 식물 개화 시기 조절
- No. 349
- 2025-09-09
- 4515
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AI 기반 오류정정부호 기술로 미래 통신 기술 선도
전자전기공학부 김상효 교수 연구팀(IITP NRC: 성균관대 차세대 채널코딩 전문연구실)이 인공지능(AI)을 활용한 차세대 무선통신 오류정정부호 기술 개발에 성공하며, 6G 및 미래 통신 기술을 선도할 기반을 마련했다. 이번 연구에서 김 교수팀은 대규모 언어 모델의 핵심구조인 트랜스포머 모델을 기반으로, 부호의 구조적 다양성에 주목한 다중 마스킹 어텐션(Multiple-Masks Attention) 기반의 복호기법을 개발했다. 이를 통해 기존의 짧은 블록 길이를 갖는 오류정정부호 복호 성능을 획기적으로 개선하며, 자율주행·산업용 IoT을 위한 초고신뢰저지연 통신 및 AI 기반 무선네트워크(AI-RAN)에의 적용 가능성을 제시했다. 또한, 현재 5G 통신 시스템에서 채택된 LDPC(Low Density Parity Check) 부호를 대상으로, 인공신경망 기반 복호기에 ‘부스팅 학습 기법’을 도입하여 극히 낮은 수준의 오류율을 달성했다. 이는 6G에서 요구되는 ‘초고신뢰성’ 기준을 만족시키는 중요한 성과로, 향후 6G 표준화 및 상용화에 기여할 수 있을 것으로 기대된다. 이러한 연구성과는 김용준 교수(POSTECH), 곽희열 교수(울산대), 박성준 박사(POSTECH), 노종선 명예교수(서울대)와의 공동연구를 통해 이루어졌으며, 해당 기술은 전자전기공학분야 최상위 학술지 (JCR 상위 1.0%, IF 17.2) IEEE Journal on Selected Areas in Communications (JSAC)에 각각 4월과 7월 두 차례에 걸쳐 게재되었다. 아울러, 머신러닝/딥러닝 분야 세계 3대 학회 중 하나인 ICLR 2025에서도 교차메시지전달 트랜스포머(CrossMPT) 복호기라는 관련 성과를 발표하며 AI 기반 오류정정 기술의 학술적·기술적 가치를 세계적으로 인정받았다. 김상효 교수는 “AI 기술이 무선통신 분야에도 새로운 패러다임을 제공하고 있다”며 “향후 6G 기술 고도화와 더불어 AI 기반 네트워크, 기계 간, AI 간 통신, 나아가 의미 기반 통신(시맨틱 통신)의 실현에 기여하길 기대한다”고 밝혔다. IITP-NRC 성균관대 차세대 채널코딩 전문연구실은 해당분야 국내 유일의 연구센터로 6G 및 미래 통신을 위한 채널코딩(오류정정부호) 기술을 개발을 위하여 2024년에 설립되었다. (사업기간: 2024-2031) 이번 연구성과는 정보통신기획평가원(IITP)의 네트워크 전문연구실 (NRC): 통신 세대 진화를 위한 채널 부호 부복호 및 채널 추정 기술) 사업과 한국연구재단의 지원으로 수행되었다. ※ 논문명 1: Multiple-Masks Error Correction Code Transformer for Short Block Codes (2025년 7월 게재) ※ 논문명 2: Boosted Neural Decoders: Achieving Extreme Reliability of LDPC Codes for 6G Networks (2025년 4월 게재) ※ 학술지: IEEE Journal on Selected Areas in Communications (JCR 전자전기공학분야 상위 1.0%) ▲ IITP-NRC성균관대 차세대채널코딩 전문연구실 IIT-NRC SKKU Next Generation Channel Coding Research Center ▲ 이중마스크를 사용하는 트랜스포머 오류정정 복호기 구조 Architecture of Error Correction Code Transformer with Multiple Masks
- No. 348
- 2025-09-05
- 5043
