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KAIST, 스마트폰 충전 전력으로 CO2 포집…'저전력 DAC' 기술 세계 최초 개발 [이코노믹데일리] 국내 연구진이 스마트폰 충전기 수준의 초저전력만으로 공기 중 이산화탄소를 직접 포집하는 획기적인 기술을 세계 최초로 개발했다. KAIST는 생명화학공학과 고동연 교수 연구팀이 미국 MIT와 공동 연구를 통해 전기를 흘려 스스로 뜨거워지는 전도성 섬유 기반의 전기 구동 직접공기포집(e-DAC) 기술 개발에 성공했다고 25일 밝혔다. 기존 직접공기포집(DAC) 기술은 포집한 이산화탄소를 분리하는 과정에서 100℃ 이상의 고온 증기가 필요해 막대한 에너지를 소모하는 것이 상용화의 가장 큰 걸림돌이었다. 연구팀은 이 문제를 ‘저항 가열’ 방식으로 해결했다. 전기장판처럼 섬유에 직접 전기를 흘려 열을 발생시키는 원리다. 스마트폰 충전 전압인 3V의 저전력만으로 80초 만에 섬유를 110℃까지 가열해 이산화탄소를 분리해낸다. 외부 열원 없이 필요한 부분만 정밀하게 가열해 에너지 손실을 획기적으로 줄였다. 이번 기술의 핵심은 ‘숨 쉬는 전도성 코팅’ 기술이다. 연구팀은 은 나노와이어와 나노입자 복합체를 다공성 섬유 표면에 3마이크로미터(µm)의 얇은 두께로 코팅해 ‘3차원 연속 다공 구조’를 구현했다. 이 구조는 전기는 매우 잘 통하면서도 이산화탄소 분자가 섬유 내부까지 원활하게 이동하는 통로 역할을 해 효율적인 포집과 빠른 가열을 동시에 가능하게 했다. 연구팀은 실제 대기 환경에서 이 기술로 95% 이상의 고순도 이산화탄소를 회수하는 데 성공하며 대규모 시스템으로의 확장 가능성도 입증했다. 이번 성과는 5년간의 연구 끝에 얻은 결실로 연구팀은 이미 2022년 말 핵심 기술에 대한 국제 특허(PCT) 출원을 완료해 원천 기술을 확보했다. 특히 이 기술은 전기만으로 구동돼 태양광, 풍력 등 재생에너지와 쉽게 연계할 수 있어 탄소중립 공정 전환의 ‘게임 체인저’가 될 것으로 기대를 모은다. 연구 결과는 재료과학 분야 국제 학술지 ‘어드밴스드 머터리얼즈’ 최신호에 게재됐으며 표지 논문으로도 선정됐다. 고동연 교수는 “직접공기포집(DAC)은 단순히 이산화탄소 배출을 줄이는 기술을 넘어 공기 자체를 정화하는 ‘음(陰)의 배출(negative emissions)’을 가능케 하는 핵심 수단”이라며 “이번에 개발한 전도성 파이버 기반 DAC 기술은 산업 현장은 물론 도심형 시스템까지 폭넓게 활용될 수 있어 한국이 미래 DAC 기술의 선도국으로 도약하는 데 크게 기여할 것”이라고 밝혔다.2025-08-25 08:07:49
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유승협 KAIST 교수, OLED 콘택트렌즈로 망막 진단...세계 최초 개발 [이코노믹데일리] 국내 공동 연구진이 세계 최초로 유기발광다이오드(OLED)를 탑재한 무선 콘택트렌즈 형태의 망막 진단 기술을 개발했다. 렌즈 착용만으로 망막 기능을 정밀하게 측정할 수 있어 기존의 복잡하고 불편했던 검사 환경을 획기적으로 개선할 돌파구가 될 전망이다. KAIST(총장 이광형)는 전기및전자공학부 유승협 교수 연구팀이 서울대분당병원(원장 송정한) 우세준 교수, POSTECH(총장 김성근) 한세광 교수, ㈜ PHI 바이오메드(대표이사 한세광), 국가과학기술연구회(NST 이사장 김영식) 산하 한국전자통신연구원(ETRI, 원장 방승찬)과의 공동연구를 통해 세계 최초의 무선 콘택트렌즈 기반 웨어러블 망막 진단 플랫폼을 개발했다고 12일 밝혔다. 이 기술은 유전성 망막질환이나 망막 기능 저하를 진단하는 망막전위도(ERG) 검사의 패러다임을 바꿀 것으로 기대된다. 기존 망막전위도 검사는 어두운 방에서 '갠즈펠트'라는 대형 고정 장비를 사용해야 했다. 환자는 눈을 뜬 채 움직이지 않아야 해 피로도가 높고 협조가 어려웠다. 이는 영유아나 거동이 불편한 환자에게 큰 제약으로 작용했다. 이번에 개발된 기술은 별도 광원 장치 없이 렌즈 착용만으로 검사를 수행해 공간적 제약과 환자 불편을 동시에 해결했다. 연구팀은 머리카락 두께의 8분의 1 수준인 약 12.5마이크로미터(μm) 초박막 OLED를 콘택트렌즈 전극에 집적했다. 여기에 무선 전력 수신 안테나와 제어 칩을 함께 탑재해 독립적으로 구동하는 시스템을 완성했다. 특히 433MHz 주파수를 이용한 무선 전력 전송 기술을 적용하고 스마트폰과 연동되는 수면안대 형태의 컨트롤러로 구현해 실용성을 높였다. 이번 기술의 핵심은 광원으로 OLED를 채택했다는 점이다. 기존 스마트 콘택트렌즈 연구는 주로 무기 발광다이오드(LED)를 활용했다. 하지만 딱딱한 무기 LED는 한 점에서 강한 빛이 나오는 점광원 특성상 열이 집중돼 실제 사용 가능한 광량에 한계가 있었다. 반면 OLED는 넓은 면에서 균일하게 빛을 내는 면광원으로 저전력으로도 충분한 망막 반응을 유도할 수 있다. 실제 연구팀은 스마트폰 화면보다 낮은 126니트(nit) 밝기에서도 상용 장비와 동등한 수준의 진단 신호를 확보했다. 안전성 역시 입증됐다. 동물실험 결과 OLED 콘택트렌즈를 착용한 토끼의 각막 표면 온도는 27°C 이하로 유지돼 열 손상을 유발하지 않았다. 또한 고온 다습한 환경에서도 성능이 안정적으로 유지돼 실제 임상 환경에서의 활용 가능성을 증명했다. 연구를 주도한 유승협 KAIST 교수는 "초박막 OLED의 유연성과 확산광 특성을 콘택트렌즈에 접목한 것은 세계 최초의 시도이며 이번 연구는 기존 스마트 콘택트렌즈 기술을 빛을 이용한 접안형 광 진단·치료 플랫폼으로 확장하는 데 도움이 될 것”이라며 "디지털 헬스케어 기술 확대에 도움이 될 수 있으면 좋겠다”고 밝혔다. 이번 연구 성과는 국제 학술지 '에이시에스 나노(ACS Nano)'에 지난 1일 게재됐다.2025-08-12 07:58:57
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