[파이낸셜뉴스] 한국전자통신연구원(ETRI)은 스마트소재연구실 김주영 박사팀이 이차전지를 새롭게 설계해 에너지밀도를 20% 높였다고 12일 밝혔다. 집전체를 없애고 분리막 위에 전극을 직접 감싸 만들었다. 이를 통해 같은 무게의 이차전지를 만들더라도 더 많은 전기를 저장할 수 있게 됐다. 연구진은 이번 연구개발의 결과를 보다 확장해 에너지밀도가 더욱 개선된 이차전지를 구현할 계획이다. 아울러 고에너지밀도와 고출력이 동시에 가능한 전극 설계 등 연구를 지속 수행할 예정이다. 김주영 박사는 "이차전지의 에너지밀도 개선에 활용될 수 있는 일종의 전지 플랫폼을 개발하고자 노력한 결과물"이라고 말했다. 이차전지의 에너지 밀도는 전지가 적용된 기기의 사용 시간과 설치 공간 등에 큰 영향을 미쳐, 이차전지의 성능을 평가하는 중요한 지표 중 하나다. 연구진은 이차전지의 소재 의존성을 줄이는 동시에 에너지밀도를 개선하기 위해 집전체에 집중했다. 집전체는 이차전지가 충·방전될 때 음극과 양극에서 전기적 반응이 일어날 수 있도록 돕는 역할을 한다. 그러나 집전체의 높은 밀도는 전지의 무게를 증가시키는 원인이 되기도 한다. 연구진은 집전체 없이 분리막 위에 전극을 직접 얇게 펴서 부착했다. 또, 친환경적이고 가격경쟁력이 우수한 수계 공정을 적용해 설계했다. 특히 물에 잘 젖지 않는 종이 같은 분리막 위에 전지를 만드는 물질을 골고루 붙이기 위해, 풀 같은 역할을 하는 폴리비닐알코올(PVA)라는 물질을 사용했다. 연구진은 이 설계방식으로 새로운 전극을 여러층으로 쌓아 이차전지를 만들었다. 테스트 결과, 기존 이차전지 대비 에너지밀도가 약 20% 향상됐다. 또 분리막의 안전성을 개선하고 전극의 재활용 가능성을 높이며, 전극 내 전기화학 반응 분석을 쉽게 할 수 있었다. 한편, 김주영 박사는 고려대 김용주 교수팀, 연세대 이용민 교수팀과 함께 새로 개발한 이차전지를 에너지 소재 분야 국제 학술지 '어드밴스드 에너지 머트리얼'에 발표했다.  monarch@fnnews.com 김만기 기자

[파이낸셜뉴스] 아이엘사이언스가 가천대·목포대와 공동으로 진행한 연구 논문이 재료과학 분야 SCI급 국제 학술지 나노머티리얼즈에 등재됐다. 20일 아이엘사이언스에 따르면 이번 논문은 송성근 대표와 윤영수 가천대 교수, 이상진 목포대 교수, 목포대 박사과정 강하은씨가 공동 저술해 발표했다. 송 대표는 아이엘사이언스가 가천대 안에 설립한 '차세대 이차전지 R&D센터' 고재환 박사와 공동 저자로 저술한 논문이 앞서 국제 학술지 '카본'에 채택된 데에 이어 이번이 두 번째이다. 나노머티리얼즈는 나노물질 분야 관련 리뷰와 정기 연구 논문 등을 다룬다. 스위스 바젤에 본사를 둔 국제간 학술 오픈 엑세스 저널이다. 논문 제목은 'Optimization of LiNiCoMnO2 Cathode Material Synthesis Using Polyvinyl Alcohol Solution Method for Improved Lithium-Ion Batteries'이다. 이번 연구는 고안정성 하이니켈 양극재 개발에 중점을 뒀다. 현재 개발 중인 음극 소재와의 풀셀 구현을 위해 자체적으로 개발한 하이니켈 양극 소재·공정 기술을 다룬다. 윤 교수는 "양극재를 합성해 리튬이온 삽입·추출에 긍정적인 영향을 미쳐 2차전지 전기화학적 성능을 향상시켰다"며 "폴리비닐알코올(PVA) 기반 재료 합성 방법 최적화가 니켈·코발트·망간(NCM) 양극재 전기화학적 특성에 미치는 중요성을 강조하면서 리튬이온 기술 발전에 기여할 것"이라고 말했다. 송 대표는 "전기차와 2차전지 화재 발생 관련 뉴스가 많이 나오는데, 안정성에 더욱 중점을 두고 연구·개발을 진행 중"이라며 "이번 연구를 통해 현재 개발 중인 음극재와 적합한 양극 소재 기술을 구현할 계획"이라고 말했다. 이어 "안정성 높은 2차전지 소재 상용화를 앞당기도록 노력할 것"이라고 덧붙였다. butter@fnnews.com 강경래 기자

[파이낸셜뉴스] 한국과학기술원(KAIST) 명재욱·양한슬 교수팀과 연세대 서종철 교수팀이 바닷속에서 생분해되는 종이 코팅제를 개발했다. 석유화학 필름 성분을 사용하지 않고도 기존 성능을 유지하면서 해양 플라스틱 오염 걱정도 없앨 수 있다. 17일 KAIST에 따르면, 플라스틱으로 인한 자연환경 오염 문제가 심각한 상황이며, 특히 포장재는 전체 플라스틱 소비의 30~50%를 차지해 대체재가 필요한 상황이다. 연구진이 생분해성 플라스틱인 폴리비닐알코올과 붕산으로 필름을 만들었다. 이 필름으로 종이에 코팅해 생분해성, 생체 적합성, 고차단성, 고강도를 갖는 패키징 소재를 만드는데 성공했다. 이 코팅 종이는 산소나 수증기에 우수한 차단성을 보이며 물리적 강도를 띄었다. 특히 다습한 환경에서도 높은 인장강도를 유지해 종이의 단점을 극복했다. 연구진은 개발한 코팅 종이의 지속가능성을 평가하기 위해 생분해도와 생체적합성을 심층 검증했다. 실험실에서 생분해가 일어나기 가장 어려운 환경인 해양환경을 모방하여 코팅지의 생분해도를 측정했다. 물질의 탄소 성분이 이산화탄소로 광물화 되는 정도를 전자현미경을 통해 111일 동안 분석한 결과, 해양 미생물이 코팅 소재를 분해했으며, 코팅 성분에 따라 59~82% 생분해됐다. 또한 쥐 생체 반응 실험을 통해 코팅 소재의 낮은 신경독성을 확인, 코팅 종이의 높은 생체적합성을 검증했다. 명재욱 교수는 "붕산 가교 폴리비닐알코올 코팅지는 인위적인 퇴비화 조건이나 하수처리 시설이 아닌 자연환경에서 생분해되며 저독성 물질이기 때문에 의도치 않게 버려지더라도 환경오염을 심화시키지 않아 잠재적으로 플라스틱 포장재의 지속가능한 대체재가 될 수 있다"고 설명했다. 또한 서종철 교수는 "난분해성 플라스틱 포장의 대체가 가능한 친환경 종이포장 기술"이라며, "소재 디자인, 응용, 폐기 등 기초부터 응용 전과정의 체계적인 연구 결과를 기반으로 산업적으로 응용될 것"이라고 말했다. 한편, 연구진은 이번에 개발한 붕산 가교 폴리비닐알코올 코팅지를 친환경 지속가능과학·기술 분야, 식품과학·기술 분야에서 권위 있는 학술지인 '녹색화학(Green Chemistry)', '식품화학(Food Chemistry)' 등에 발표했다. monarch@fnnews.com 김만기 기자

국립부경대학교는 이 대학 공업화학전공 조계용 교수와 부산대학교 유기소재시스템공학과 이진홍 교수로 구성된 공동연구팀이 폴리비닐리덴플로라이드(PVDF) 기반 가교형 바인더 소재를 적용한 고성능 음극 전지를 개발했다고 5일 밝혔다. 연구팀은 이차전지 등 차세대 배터리에 사용되는 실리콘 음극재에 사용되는 삼차원 네트워크의 형태를 갖춘 불소계 고분자 물질 PVDF 기반의 가교형 공중합체 바인더를 개발해 이 같은 성과를 거뒀다. 현재 대표적 전극 재료인 흑연 음극은 이론 용량이 낮아 이를 대신할 높은 용량을 지니는 차세대 전지의 전극 제작을 위해 실리콘이 유망한 음극 재료로 개발되고 있는데, 실리콘 소재는 충·방전 과정에서 부피 변화가 커 상업성이 낮은 한계가 있다. 이런 실리콘 음극의 안정성을 확보하기 위해 폴리비닐알코올, 폴리아크릴산 등 다양한 소재를 이용한 바인더가 광범위하게 연구되고 있지만 바인더의 선형사슬이 부피 팽창 중에 발생하는 응력에 대한 저항이 낮은 단점이 있다. 연구팀은 이런 문제를 해결하기 위해 전기화학적 안정성이 높고 상용 전극 제조에 널리 사용된 불소계 고분자를 기반으로 삼차원 가교 네트워크를 적용, 실리콘 음극의 안정성을 향상시켜 전극 용량과 사이클 수명을 증가시키는 데 성공했다. 이번 연구 논문의 제1 저자인 권영제 박사과정생은 "불소계 고분자 기반 가교성 공중합체 바인더는 향상된 유변학적인 특성과 더 나은 전해질 친화성을 보여주며, 실리콘 음극을 안정적이고 효과적으로 제작할 수 있게 해준다. 또 실리콘 음극의 입자 분쇄를 완화해 실리콘 음극의 안정성을 확보할 수 있다"고 설명했다. 한편 이번 연구 결과를 담은 논문은 국제학술지 '케미컬 엔지니어링 저널(Chemical Engineering Journal)'에 최근 게재됐다. 권병석 기자

[파이낸셜뉴스] 기존 석유화학 소재 대신 식물·미생물 등 재생 가능한 자원을 활용해 친환경 연료나 플라스틱 대체 제품을 생산하는 '화이트 바이오' 산업이 주목받고 있다. 미국·유럽 등에서 플라스틱은 물론 탄소 관련 규제가 강화되는 추세라는 점에서 관련 산업 및 시장이 큰 폭으로 성장할 것으로 전망되고 있기 때문이다. 블루오션 '화이트 바이오' 2028년 662조 시장 16일 관련업계에 따르면 전 세계 화이트 바이오 산업시장은 지난 2019년 2378억 달러(한화 281조원)에서 2028년 5609억 달러(약 662조원) 규모로 성장할 것으로 예상되고 있다. 경제협력개발기구(OECD)도 '2030 세계 바이오 경제'보고서에서 화이트 바이오 산업이 레드 바이오, 그린 바이오를 제치고 가장 큰 비중을 차지할 것으로 예측했다. 바이오 산업은 크게 레드, 그린, 화이트 바이오로 구별된다. 레드 바이오는 생명공학이 의학·약학 분야에 응용된 개념으로 혈액의 붉은색을 본따 붙여진 명칭이다. 암과 같은 난치병 등의 질병 치료를 위한 바이오의약품을 개발하는 분야로 재조합기술, 항체기술, 세포치료기술 등이 핵심이다. 그린 바이오는 흔히 유전자재조합식품(GMO)으로 알고 있는 종자나 유전자가 변형된 동·식물을 말한다. 여기에 건강기능식품이나 식품·사료 첨가제 등도 포함된다. 농업분야는 작물 보호, 종자, 비료로 나눌 수 있고 바이오 기술이 주로 적용되는 작물 보호와 종자 분야는 전체 시장의 약 40％를 차지하는 것으로 알려져 있다. 화이트 바이오는 탄소 기반의 화학제품을 대체하는 ‘깨끗함’을 상징한다. 기존 화학 산업 소재 대신에 식물 등 재생 가능한 자원이나 미생물·효소 등을 활용해 제품이나 연료 등을 생산하는 기술로 바이오플라스틱·바이오에탄올 등이 이에 속한다. 바이오 플라스틱은 '생분해성 플라스틱'이라고도 불리며, 미생물의 체내에 있는 폴리에스터를 이용해 만든 플라스틱이다. 석유화학 플라스틱인 비닐과 페트병은 분해까지 각각 20년, 450년이 걸리며, 분해돼도 미세입자로 남아 미세 플라스틱 문제를 유발한다. 반면 바이오 프라스틱은 매립시 물과 이산화탄소로 6개월~5년 내 분해가 가능하다. 바이오 에탄올은 탕수수나 옥수수 등 곡물을 발효시켜 만든 연료로, 휘발유·경유와 섞거나 단독으로 자동차 연료로 사용할 수 있는 재생자원 에너지원이다. 사탕수수·밀·옥수수·감자·보리·고구마 같은 녹말 작물 등 바이오매스 안에 있는 탄수화물을 글루코스로 전환한 뒤, 포도주나 양조 맥주를 발효시키는 것과 비슷한 발효과정을 거치게 된다. 바이오에탄올은 기존의 화석연료와 달리 연소 시 대기 중에 이산화탄소를 배출하지 않아 환경 오염물질이 적고, 식물로부터 연료를 얻기 때문에 언제든지 재생할 수 있어 환경친화적인 재생에너지로 주목받고 있다. 유럽·미국 등 탄소국경세 도입 '위협'  여기에 우리나라의 주요 수출 대상국인 미국, 유럽 등이 탄소중립을 강조하면서 석유화학 제품 등에 규제를 강화하고 있는 것도 화이트 바이오 산업을 육성할 수 밖에 없는 이유다.  유럽연합(EU) 의회는 지난 6월 탄소국경조정제도(탄소국경세) 도입 법안을 통과시켰다. 탄소 배출량이 많은 국가에서 생산·수입되는 제품에 추가 관세를 부과한다는 내용이다. 탄소 감축에 소극적인 나라의 제품에 강제 부담금을 매기는 것으로 내년부터 시범 시행에 들어가 2025년부터 본격 실행한다는 계획이다.  미국은 EU에 비해 다소 느리지만, 탄소국경세 추진 의지는 분명하다. 파리기후협약을 탈퇴했던 전임자와 달리, 협약에 복귀한 조 바이든 미국 대통령은 지난해 3월 발표한 '무역정책 의제'에서 EU의 탄소국경세와 비슷한 국경탄소조정(Border Carbon Adjustment) 도입 검토를 천명했다. 실제로 미국 의회에는 2024년부터 화석연료, 알루미늄, 철강, 시멘트에 우선적으로 탄소국경세를 부과하는 내용을 골자로 관련 법안이 발의됐다. 국내 화학업계 '화이트 바이오' 시장 참전  이같은 움직임에 SK케미칼, 포스코인터내셔널, GS칼텍스, LG화학 등 국내 기업들도 발빠르게 움직이고 있다.  SK케미칼은 지난 5월 옥수수로 만든 친환경 폴리올 신소재 ‘PO3G’(폴리옥시트리메틸렌에테르글라이콜) 양산을 시작했다. SK케미칼의 PO3G는 옥수수를 발효해서 만든 100% 친환경 바이오 원료 기반의 친환경 소재다. 같은 양의 기존 폴리올보다 생산 전 과정에서 온실가스가 40% 덜 발생한다.  폴리올은 알코올의 한 종류로 스판덱스, 폴리우레탄(인조가죽, 폼 등), 우레탄 탄성소재(Elastomer) 제조에 사용되는 필수 원료다. 이번 양산되는 SK케미칼의 PO3G 친환경 폴리올 신소재로 기존 석유화학 기반 폴리올을 대체할 수 있게 됐다.  GS칼텍스와 포스코인터내셔널은 최근 ‘친환경 바이오사업 공동개발을 위한 업무협약’을 체결하고 '바이오 연료'사업에 뛰어들었다. 이 협약에 따라 원료 정제부터 바이오 제품 생산, 나아가 폐유 회수를 통한 차세대 바이오연료사업까지 점진적으로 밸류체인(가치사슬)을 확장해 나갈 예정이다. 포스코인터내셔널은 팜유 조달 능력을 갖췄고, GS칼텍스는 바이오연료 분야의 전문성이 있어 협력을 통해 바이오사업을 고도화할 수 있을 것으로 기대하고 있다.  LG화학은 지난 2020년 세계 최초로 옥수수 성분을 기반으로 한 썩는 단일소재 플라스틱인 PLA(폴리젖산)를 개발한데 이어, 미국 ADM사와 함께 2개의 합작회사를 짓기로 했다. leeyb@fnnews.com 이유범 기자

[파이낸셜뉴스]자동차, 폴더블 스마트폰에 적용 가능한 핵심 광학부품이 국내기술로 상용화에 성공했다는 소식에 파버나인이 강세다. 21일 오전 9시 55분 현재 파버나인은 전 거래일 대비 185원(4.07%) 오른 4750원에 거래 중이다. 이날 나노종합기술원은 편광부품 전문기업인 파버나인코리아와 선격자 편광판(WGP)을 공동개발했다고 밝혔다. 이번에 개발된 제품은 기존 제품(PVA, 폴리비닐알코올 편광판) 대비 고내열성, 고투과율 및 얇은 두께 특성을 지니고 있다. 그동안 내열성과 투과율 등의 문제로 적용이 어려웠던 자동차용 이미지센서, 폴더블 스마트폰 및 메타버스용 디스플레이 등에 적용이 가능할 전망이다. 파버나인코리아는 편광부품 상용화에 필수적인 대면적 마스터 개발을 추진하던 중 나노종기원의 ArF 이머전 스캐너를 활용한 제품개발 가능성을 확인하고 제품개발을 추진했다. WGP는 금속 나노선을 일정한 간격으로 배열하여 편광 효과를 얻는 광학 소자로, 절반의 빛은 투과 편광이 되고 절반의 빛은 반사 편광이 되는 특수 편광판을 말한다. 나노종기원은 300mm(12인치) 반도체 장비와 공정기술을 활용해 마스터 제작에 필요한 이음매 결함 등의 문제해결에 착수하여 기술개발에 성공했다. 파버나인코리아는 기술원의 300mm 대면적 WGP용 마스터 제작지원으로 양산 생산단가 절감과 품질향상에 성공, 현재 국내외에서 새로운 응용제품과 시장개척을 추진 중이다. 이조원 나노종합기술원 원장은 “이번 상용화 성과는 기술원의 12인치 반도체 테스트 베드를 활용한 첨단 광학부품 상용화 성공사례로, 12인치 테스트베드가 국내 중소기업의 제품개발에 다양하게 활용될 수 있다는 점을 확인할 수 있었다”면서 “향후 제품상용화에 어려움을 겪는 국내 중소기업의 애로기술 해결 지원을 더욱 더 강화하겠다”고 밝혔다. 한편 파버나인코리아는 파버나인의 계열사다. 파버나인은 파버나인코리아의 지분 19.7%를 보유하고 있다. 최근 파버나인코리아는 나노패턴을 활용해 얇고 가벼운 차세대 편광판을 개발했다. 이 제품은 얇고 가벼워 박판화가 가능해 폴더블 디스플레이에서부터 카메라 모듈, 가상현실(VR) 및 증강현실(AR) 등 다양한 기기에서 적용이 가능하다.   kmk@fnnews.com 김민기 기자

한국인 과학자들이 인간의 세포가 들어간 바이오잉크를 이용해 3D프린팅으로 인공근육을 만들어냈다. 뒷다리 근육이 손실된 실험쥐에 이 바이오잉크로 만든 인공근육섬유를 이식한 결과 8주만에 90% 이상이 회복됐다. 성균관대 김근형 교수팀은 미국 웨이크 포레스트 재생의학연구소(WFIRM)의 이상진 교수, 전남대 연구진과 공동연구를 통해 근육 재생과 기능을 복원하는 3D프린팅 기술을 개발했다고 6일 밝혔다. 김근형 교수는 "이 기술이 근육 조직 뿐만아니라 뼈 조직과 신경조직, 심장근육, 인대 등에 효과적으로 응용될 수 있을 것"이라고 전망했다. 연구진은 사람세포가 들어간 바이오잉크를 이용해 인공근육 원섬유를 만들어 실험쥐에 집어넣었다. 사람 세포를 실험쥐에 적용해 사람 세포가 근육으로 만들어졌는지, 쥐 근육 주변의 피하지방 세포가 성장한 것인지 살펴봤다. 분석결과 연구진이 넣은 사람 세포가 근육세포로 분화돼 근육이 만들어졌다. 이상진 교수는 "이번에 개발한 바이오프린팅 기술은 전임상시험을 통해 밝혀졌듯이 빠르게 신경조직이 재생될 수 있으며 정상근육의 무게와 기능을 회복할 수 있는 효과적인 치료법이 될 것"이라고 말했다. 먼저 바이오잉크를 만들기 위해 연구진은 돼지의 골격근에서 나온 탈세포화된 세포외기질-메티크릴레이트(dECM-MA)와 콜라겐을 폴리 비닐알코올(PVA) 미소섬유와 결합시켰다. PVA는 바이오잉크 속 분자들에게 신호를 줘서 원하는 조직으로 성장하도록 유도하고한 방향으로 정렬되도록 한다. 바이오잉크의 체적유량과 프린팅 속도 등을 조절해 바이오잉크 속 섬유화된 PVA 분자를 프린팅 방향으로 정렬시켰다. 이후 침출 방법으로 PVA를 제거해 구조체 내부의 세포들을 한 방향으로 배열했다. 이렇게 만든 인간근육전구세포는 90%가 넘는 높은 초기 세포생존율을 보였다. 연구진은 또 3D 인공근육이 기존 구조체(배열되지 않은 구조)와 세포 성장 및 성숙을 비교실험했다. 배양 7일차 이후부터 잘 배열된 구조체는 비교군에 비해 1.7배 이상 배열된 세포골격을 보였다. 또 배양 21일차에는 1.8배 이상의 높은 분화도를 확인할 수 있었다. 이렇게 만들어진 인공근육을 길이 15㎜ 정도의 근육이 손실된 실험쥐에 이식했다. 8주 후 이식 한 부위의 조직이 실제 근육과 같이 완벽히 재생됐다. 특히 프린팅된 인간 근육 전구세포는 기존 근육 구조체 보다 근섬유가 빠르게 형성돼 재생 및 기능 복구에 도움을 줬다. monarch@fnnews.com 김만기 기자

[파이낸셜뉴스] 한국인 과학자들이 인간의 세포가 들어간 바이오잉크를 이용해 3D프린팅으로 인공근육을 만들어냈다. 뒷다리 근육이 손실된 실험쥐에 이 바이오잉크로 만든 인공근육섬유를 이식한 결과 8주만에 90% 이상이 회복됐다. 성균관대 김근형 교수팀은 미국 웨이크 포레스트 재생의학연구소(WFIRM)의 이상진 교수, 전남대 연구진과 공동연구를 통해 근육 재생과 기능을 복원하는 3D프린팅 기술을 개발했다고 6일 밝혔다. 김근형 교수는 "이 기술이 근육 조직 뿐만아니라 뼈 조직과 신경조직, 심장근육, 인대 등에 효과적으로 응용될 수 있을 것"이라고 전망했다. 연구진은 사람세포가 들어간 바이오잉크를 이용해 인공근육 원섬유를 만들어 실험쥐에 집어넣었다. 사람 세포를 실험쥐에 적용해 사람 세포가 근육으로 만들어졌는지, 쥐 근육 주변의 피하지방 세포가 성장한 것인지 살펴봤다. 분석결과 연구진이 넣은 사람 세포가 근육세포로 분화돼 근육이 만들어졌다. 이상진 교수는 "이번에 개발한 바이오프린팅 기술은 전임상시험을 통해 밝혀졌듯이 빠르게 신경조직이 재생될 수 있으며 정상근육의 무게와 기능을 회복할 수 있는 효과적인 치료법이 될 것"이라고 말했다. 먼저 바이오잉크를 만들기 위해 연구진은 돼지의 골격근에서 나온 탈세포화된 세포외기질-메티크릴레이트(dECM-MA)와 콜라겐을 폴리 비닐알코올(PVA) 미소섬유와 결합시켰다. PVA는 바이오잉크 속 분자들에게 신호를 줘서 원하는 조직으로 성장하도록 유도하고한 방향으로 정렬되도록 한다. 바이오잉크의 체적유량과 프린팅 속도 등을 조절해 바이오잉크 속 섬유화된 PVA 분자를 프린팅 방향으로 정렬시켰다. 이후 침출 방법으로 PVA를 제거해 구조체 내부의 세포들을 한 방향으로 배열했다. 이렇게 만든 인간근육전구세포는 90%가 넘는 높은 초기 세포생존율을 보였다. 연구진은 또 3D 인공근육이 기존 구조체(배열되지 않은 구조)와 세포 성장 및 성숙을 비교실험했다. 배양 7일차 이후부터 잘 배열된 구조체는 비교군에 비해 1.7배 이상 배열된 세포골격을 보였다. 또 배양 21일차에는 1.8배 이상의 높은 분화도를 확인할 수 있었다. 이렇게 만들어진 인공근육을 길이 15㎜ 정도의 근육이 손실된 실험쥐에 이식했다. 8주 후 이식 한 부위의 조직이 실제 근육과 같이 완벽히 재생됐다. 특히 프린팅된 인간 근육 전구세포는 기존 근육 구조체 보다 근섬유가 빠르게 형성돼 재생 및 기능 복구에 도움을 줬다. monarch@fnnews.com 김만기 기자

[파이낸셜뉴스]광운대학교는 전자공학과 박재영 교수팀이 맥박, 호흡, 음성, 터치 등 인체의 다양한 생리학적, 물리학적 신호의 감지 및 실시간 모니터링이 가능한 나노섬유센서 패치를 개발했다고 30일 밝혔다. 기존 센서에 비해 넓은 범위의 압력(0-250kPa)에서 성능이 탁월하여 스마트 의료/헬스케어, 스포츠, 로봇, 자동차, 국방산업 등에 핵심기술로 폭넓게 활용될 것으로 기대된다.  최근 4차 산업혁명의 도래와 함께 ICT 센서융합 기술의 혁신으로 스마트센서 제품 수요가 급증할 것으로 전망되고 있으며 특히, 휴먼-머신 인터페이스, 웨어러블 의료/헬스케어, 스마트 디스플레이, 지능형 로봇, 스포츠 산업 등에 폭넓게 활용이 가능한 고성능의 유연 압력센서 기술에 대한 관심이 높아지고 있다.  박 교수의 연구팀은 폴리 비닐 알코올성 탄성 중합체에 리튬 설폰아미드의 이온 염과 멕신(MXene)을 혼합한 용액으로 제작된 하이브리드 이온 나노섬유 고분자 필름을 감지막으로 사용함으로써 수소결합으로 유발되는 멕신 표면의 기능성 층이 전극/전극 인터페이스에서 전기이중층(Electric Double Layer)형성을 억제하게 하여 초기 정전용량 값을 크게 감소시켰다. 뿐만 아니라 외부 압력에 의해 촉발된 이온 펌핑 프로세스를 통해 인터페이스에 두꺼운 전기이중층을 생성하여 정전용량 변화를 크게 향상시킴으로써 초고감도를 얻는데 성공했다. 또한 전기방사기술로 제작된 나노섬유 고분자 박막을 이용함으로써 기존 마이크로 구조의 박막에 비해 높은 압축성을 갖도록 하여 넓은 범위의 압력에서 우수한 성능을 얻을 수 있었다. 제작된 유연압력센서는 0-30 kPa과 30-250 kPa의 넓은 측정 압력 범위에서 0.5 kPa-1와 1.5 kPa-1의 초고감도와 70.4 ms의 빠른 응답 시간을 나타냈다. 또 센서는 45 kPa의 높은 압력에서도 2 Pa의 낮은 압력을 구별하여 측정할 수 있었고, 20,000회 이상의 연속 반복 실험에서도 성능이 저하되지 않는 우수한 내구성을 보였다.  한편, 이번 연구는 한국 연구재단 바이오의료기술개발사업(NRF-2017M3A9F1031270)과 산업통상자원부나노융합산업핵심기술개발사업(20000773)의 지원을 받아 수행되었고, 연구 성과는 세계 최고의 나노 소재 및 소자 연구 전문저널인 미국 화학학회에서 출판하는 에이씨에스 나노(ACS Nano, IF:14.58) 2021년도 3월호에 게재 및 표지논문으로 선정됐다. leeyb@fnnews.com 이유범 기자

[파이낸셜뉴스] 국내 연구진이 식품포장재 등에 쓰이는 기체차단 포장용 소재 개발에 성공했다. 연구진은 이번 소재 개발을 통해 기존에 쓰이던 제품보다 성능이 우수하고 가격 경쟁력에서도 월등하다고 설명했다. 한국과학기술연구원(KIST)는 광전하이브리드연구센터 곽순종 박사팀이 효성화학㈜ 조성민 사업단장팀과의 공동 연구를 통해 기체차단성이 우수하면서도 습도에 강하고, 유연성이 우수한 고분자 패키징 신소재를 개발했다고 21일 밝혔다. 공동연구진은 식품포장 뿐 아니라 화장품, 의약품 포장재 및 자동차 연료탱크, 연료파이프, 진공 단열 패널, 매립지의 침출수 포장막 등 광범위한 분야에 적용 가능해 사회·경제적으로 큰 파급효과를 일으킬 것으로 기대하고 있다. 이번 연구결과는 KIST-효성화학㈜ 공동 특허 출원을 통해 지적재산권을 확보함과 동시에 효성화학㈜으로의 기술이전을 통해 사업화가 진행되고 있다. 조성민 효성화학 사업단장은 "이 기술에 대한 파일롯 단계의 실험 검증은 이미 마친 상태이며 회사측에서 최종 결정이 내려지면 바로 양산에 들어갈 수 있다"고 말했다. 이 고분자 기반의 포장용 신소재는 2015년 효성화학㈜이 양산화에 성공한 폴리케톤과 에틸렌 비닐 알코올(EVOH)을 혼합 및 변성시키는 기술로 개발됐다. 연구진은 폴리케톤에 EVOH를 30% 가량 소량 혼합했음에도, 순수한 EVOH와 동등한 기체차단성을 지니면서 습도저항성 및 유연성이 획기적으로 향상된 특성을 보였다고 설명했다. 또한 전 세계적으로 효성화학㈜이 독점 생산하는 폴리케톤을 활용해 순수한 EVOH에 비해 가격경쟁력을 확보할 수 있을 것으로 전망하고 있다. KIST 곽순종 박사는 "저렴하면서도 식품을 보다 장시간 안전하게 보존할 수 있는 우수한 물성의 식품포장재 기술은 앞으로 다가올 전 세계적 식량 문제에 대해 효과적으로 대응할 수 있는 강력한 무기가 될 것"라고 이번 개발의 의의를 밝혔다. 한편, EVOH 필름의 세계 시장규모는 약 8000억원 수준으로 이 시장에 대한 폴리케톤 기반 패키징 필름의 시장 진입 및 점진적 시장 확대가 예상된다. EVOH는 외부로부터 산소유입을 막아 햇반 등 즉석식품 포장재에 쓰이는 물질로, 이 역시 일본 기업이 독점하던 소재다. 1970년대에 일본에서 처음 상용화해 널리 사용되고 있다. EVOH는 상용 고분자 중에서 기체차단성이 가장 우수한 장점을 가지고 있으나, 습도에 약하고 유연성이 떨어지는 단점이 있고 특히 높은 가격으로 인해 보다 광범위한 제품 적용에 어려움을 겪고 있었다. monarch@fnnews.com 김만기 기자