옷처럼 입고 다니는 웨어러블 디바이스와 태양전지가 더 이상 미래 사회의 일이 아닌, 현실로 이루어질 수 있는 가능성을 보여주는 연구성과가 나왔다.
지스트 전기전자컴퓨터공학부 이동선 교수 연구팀은 ‘옷, 종이, PET 등 기판의 종류에 상관없이 부착 가능한 CZTSSe(구리-아연-주석-황-셀레늄) 유연박막태양전지의 전사(轉寫) 기술’을 개발하였다.
CZTSSe 박막태양전지는 제작 공정 중 500도 이상의 고온을 필요로 하고, 따라서 종래에는 유연 태양전지를 만들기 위해 기판의 종류가 금속 포일이나 얇은 세라믹 기판으로 제한되었으며, 유연성이 낮거나 비용이 비싸다는 한계가 있었다. 이를 극복하기 위해, 이동선 교수 연구팀은 유리 기판위에 완성된 CZTSSe 박막태양전지를 유연 기판에 전사함으로써 기판의 종류에 상관없이 유연박막태양전지를 구현하였다. 고온 공정을 통해 유리 기판 위에 제작된 CZTSSe 박막태양전지는 기계적 식각과 불산을 이용한 습식 식각을 통해 유리가 제거되었다. 이후 CZTSSe 박막태양전지는 열 풀림 테이프와 같은 보호층을 이용하여 온전히 옷, 종이, PET와 같은 원하는 기판에 전사되었고, 전사 이후에도 91% 이상의 발전 성능을 유지했다.
이동선 교수는 “본 연구성과인 유연박막태양전지의 전사 방법은 CZTSSe 박막태양전지뿐만 아니라 다른 박막태양전지에도 적용 가능하고, 웨어러블 디바이스, 사물인터넷, 드론과의 접목 등 무궁무진한 활용 방안을 가지고 있다”면서, “향후 양산화 공정에의 적용과 기술의 상용화를 기대한다”고 말했다.

수소연료전지는 물 이외의 오염물질이 전혀 배출되지 않는 친환경 고효율 에너지로, 전기차보다 이산화탄소를 적게 배출하여 깨끗하고 안전한 미래 신성장동력 발굴 및 지속가능한 에너지로 각광받고 있다.
지스트 지구·환경공학부 이재영 교수 연구팀이 고립전자쌍을 포함한 탄소를 이용하여 수소연료전지 백금 촉매의 성능과 내구성을 개선하였다.
본 연구에서 개발된 백금촉매는 백금과 질소 원자 간 결합으로 인해 산소환원반응에서 기존 백금촉매 대비 우수한 성능을 가지고 있을 뿐만 아니라, 강력한 원자 간 결합으로 인해 수소연료전지 구동 중에서 용출되는 백금의 양을 최소화하여 내구성을 향상시켰다.
이재영 교수는 “탄소담지체의 고립전자쌍이 백금 촉매 형성과정과 반응 메커니즘에서의 역할을 밝혀냄으로써 수소연료전지의 백금 귀금속 촉매의 성능 및 내구성 확보가 가능하게 되었다”면서 “이는 수소전기차의 제조 경제성을 높여 수소경제에 큰 기여를 할 수 있을 것으로 기대된다”고 말했다.

간세포 안에 5% 이상의 지방이 축적된 상태인 지방간은 증상이 거의 없는 것이 특징이며 간경화로 진행되거나 지방간이 더 심해져 지방간염이 되고, 간경변으로 진행되면 간암 발생률은 더 높아진다. 특히 비알코올성 지방간질환(Nonalcoholic fatty liver disease, NAFLD)은 비만, 당뇨, 대사증후군 등이 원인이 되어 발생하며, 전 세계적으로 증가하고 있는 추세이다. 하지만 현재까지 비알코올성 지방간질환 치료제로 승인된 치료약물은 없어 치료제 개발이 시급한 상황이다.
지스트 화학과 안진희 교수 연구팀이 말초 조직의 세로토닌(Serotonin, 5HT) 수용체 저해제(효소의 촉매작용을 저해하는 물질, = 역촉매)를 개발하여 비알코올성 지방간질환 치료제 개발 가능성을 열었다.
안진희 교수팀은 기존의 알려진 세로토닌2형(5HT2A) 저해제이자 2016년 FDA 승인을 받은 파킨슨병 관련 정신질환 치료제인 피마반세린(Pimavanserin)으로부터 새롭게 말초 조직에 작용하는 화합물을 찾고자 하였다. 그 결과, 혈액-뇌 장벽(Blood-Brain Barrier) 통과를 줄여 주로 말초 조직에 작용하며 약효가 우수한 화합물(IC50 = 8.35 nM)을 찾을 수 있었다. 이 화합물은 간 내의 마이크로솜 안정성이 좋으며 CYP와 hERG를 저해하지 않았다. 또한 다른 8개의 세로토닌 수용체에 대해서도 약효를 테스트한 결과, 5HT2A를 선택적으로 저해하는 것을 확인하였다. 이 화합물을 고지방식이를 한 쥐에서 10주 동안 동물실험을 진행한 결과, 간 내의 지방축적과 간 지방증이 완화되었고, 포도당 내성이 개선되었으며 간의 무게가 감소하였다.
안진희 교수는 “본 연구성과는 비알코올성 지방간(염)의 치료를 위한 새로운 타깃 발굴 및 이의 치료제 개발로 향후 관련 신약개발에 이용될 수 있을 것으로 기대된다”고 말했다.

지스트 신소재공학부 김봉중 교수와 윤명한 교수 공동연구팀이 졸-젤 용액공정을 이용한 심자외선 광연소 공정법을 개발하여 전이 금속 산화물 중 하나인 이산화바나듐 다결정 박막을 대면적 유연성 플라스틱 기판 위에서 구현하는 데 최초로 성공하였다.
본 연구에서는 졸-젤 용액공정을 기반으로 한 심자외선 광연소 공정법을 통해 폴리이미드 기판 위에서 결정질 이산화바나듐 박막을 형성하기 위한 임계 온도를 섭씨 500도에서 250도로 낮추는 데 성공했다. 이 새로운 개념의 광연소 공정법은 연소용 산화제 역할을 할 수 있는 질산암모늄을 적절한 비율로 이산화바나듐 전구체에 첨가하고, 심자외선(DUV)을 조사하는 것으로 구성된다. 이를 통해 유기계 불순물 제거와 금속-산소 간의 결합을 효과적으로 유도하는 라디칼을 발생시킴으로써 결정화 온도를 획기적으로 낮출 수 있었다.
김봉중 교수와 윤명한 교수는 “이번 연구성과는 절연체-금속 상변이 특성으로 각광받는 이산화바나듐 결정 박막을 용액공정을 이용하여 플라스틱 기판 위에 합성하고 소자의 신뢰성을 확보한 최초의 결과로써, 대면적 플렉시블 스위칭 및 전자소자에 활용될 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다. 또한 “디스플레이용 무정형 졸-젤 금속산화물 반도체에 주로 적용되어온 심자외선 광활성화법을 금속산화물 절연체를 넘어서 다양한 결정질 기능성 금속산화물 박막에 활용할 수 있는 새로운 지평을 열었다”고 평가했다.