서울대-방위사업청, 첨단 국방공학·정책 분야 업무협약 체결

서울대-방위사업청, 첨단 국방공학·정책 분야 업무협약 체결 서울대학교(총장 유홍림)와 방위사업청은 11일 서울대에서 국방공학·정책 분야 협력을 위한 업무협약(MOU)을 체결했다. 이번 협력은 인공지능(AI), 우주, 첨단소재, 유·무인 복합 등 국방 첨단 과학기술 개발을 위해 민·군 역량을 결집해야 한다는 양 기관의 공통된 인식에서 비롯됐다. 이번에 체결한 업무협약서에는 양 기관이 △ AI, 우주, 첨단소재, 유·무인 복합 등을 포함한 첨단 국방공학 분야 과제를 발굴 및 기획하고 △ 첨단 국방공학기술 정책 및 발전전략 수립 등을 위한 연구협력을 추진하며 △ 첨단 국방공학·정책 분야 관련 정보 교류를 강화하는 한편 △우수인재 육성을 위한 교육과정 개발 및 운영을 활성화한다는 내용이 담겼다.  【업무협약 주요 내용】① AI, 우주, 첨단소재, 유·무인 복합 등 첨단 국방공학 분야 과제발굴 및 기획 ② 첨단 국방공학·정책 분야 발전전략 수립 등을 위한 연구 협력③ 첨단 국방공학·정책 분야 정보 교류를 위한 정보공유 체계 구축④ 첨단 국방공학·정책 분야 및 방위사업 전문인력 양성을 위한 교육과정 개발 및 운영 서울대와 방사청은 이번 업무협약을 통해 민간의 지속적인 참여를 유도하여 첨단 국방공학기술 개발의 기반을 더욱 견고히 하는 동시에 국방과학기술력 강화와 인재 양성으로 국방혁신 4.0 완성을 뒷받침할 계획이다. 유홍림 서울대 총장은 “첨단 국방과학기술의 미래를 함께 만들어나가기 위한 중요한 출발점인 방위사업청과의 이번 협력을 통해 대한민국 국방 분야의 혁신과 발전을 위한 새로운 장을 열어나가길 기대한다”며 “이번 협약을 통해 국방 R&D 분야의 혁신적인 과제들을 발굴하고, 국방기술 정책 및 발전 전략 수립에서부터 인재 양성에 이르기까지 포괄적인 협력관계를 구축해 나갈 것”이라고 밝혔다. 석종건 방위사업청장은 "전 세계적으로 AI, 무인 등 첨단 과학기술 확보를 위한 경쟁이 치열한 가운데 국내 최고 연구대학 중 하나인 서울대와 업무협약을 체결하게 되어 매우 뜻깊게 생각한다"며 "이번 협약을 통해 양 기관이 가진 모든 역량과 자원을 결집해 국방기술 연구개발 발전을 도모할 것"이라고 밝혔다. 향후 서울대는 꾸준한 실무협의체 가동과 긴밀한 협력을 통해 방위사업청과 지속적이고 발전적인 동반관계를 유지하면서 대한민국 방위사업이 세계로 더욱 뻗어나가 세계 평화에 기여하는 데 중추적인 역할을 맡을 것으로 기대된다.

서울대 공대 전기정보공학부 이재상 교수-삼성전자 SAIT 공동 연구팀, 유기 발광다이오드(OLED)의 결정적 성능 감소 메커니즘 규명

서울대 공대 전기정보공학부 이재상 교수-삼성전자 SAIT 공동 연구팀, 유기 발광다이오드(OLED)의 결정적 성능 감소 메커니즘 규명- 계면 엑시톤-폴라론 소거 현상 검증해 OLED 효율과 수명 증대 가능성 제시- 물리 분야 세계적 권위의 학술지 Physical Review X에 게재▲ (좌측부터) 서울대학교 공과대학 전기정보공학부 이재상 교수(교신저자), 양광모 박사과정생(1저자), SAIT 김지환 박사(교신저자)서울대학교 공과대학은 전기·정보공학부 이재상 교수 연구팀이 삼성전자 SAIT(Samsung Advanced Institute of Technology)와의 공동 연구를 통해 유기 발광다이오드(OLED, Organic Light-Emitting Diode) 성능을 저하시키는 핵심 메커니즘을 규명했다고 밝혔다.해당 연구 결과는 10월 10일 세계적 권위의 물리 학술지 ‘피지컬 리뷰 X(Physical Review X)’에 게재됐다. 피지컬 리뷰 X는 미국 물리학회(American Physical Society)의 대표적인 오픈 액세스 저널로서, 물리학 전 분야에 걸쳐 한 해 200편 내외의 핵심 성과만을 출간하고(다학제 물리 분야 논문 인용지수(JCI) 상위 2.2%), 이 과정에서 매우 엄격한 심사과정을 거치는 것으로 알려져 있다. 특히 한국의 연구기관이 해당 저널에 공학 분야의 논문을 게재한 것은 매우 이례적인 성과라는 평가다. OLED는 현재 스마트폰, 태블릿, 워치, TV 등 주요 IT 기기의 디스플레이에 활용되고 있으며, 가까운 미래에 가상현실, 차량용, 자유형상 및 신축성 디스플레이 등 사용처가 더욱 확장될 것으로 기대되는 주요 국가 전략기술이다. 그러나 이와 같은 OLED의 산업적 성장을 저해하는 치명적인 기술 장벽이 존재하는데, 바로 소자의 제한적인 발광 효율과 구동 수명, 그리고 이에 따른 번인 현상(Burn-in)이다. 이를 극복하기 위해 서울대-삼성전자 SAIT 연구팀은 OLED 성능을 치명적으로 감소시키는 핵심인자, ‘계면 엑시톤-폴라론 소거(exiton polaron quenching)’ 현상의 존재 가능성을 이론적으로 제시하고 실험적으로 검증하는 데 성공했다.OLED는 다층의 유기반도체 박막으로 이루어진 발광다이오드 소자로, 발광층 내부에 주입된 양·음전하가 엑시톤(양-음전하쌍)을 형성하고, 엑시톤이 방사결합함으로써 빛이 방출되도록 설계되어 있다. 한편, 발광층과 인접한 전하수송층 사이에는 미세한 에너지 장벽이 존재하는데, 이는 발광층 내부로 전하 주입을 방해하고 전하를 계면에 축적시키는 요인으로 작용한다. 공동연구팀은 계면에 축적된 전하에 의해 발광층 내부의 엑시톤이 소거되는 기제를 이론적으로 제시하고, 이를 ‘계면 엑시톤-폴라론 소거’ 현상으로 명명했다. 이어서 연구팀은 해당 현상을 독립적으로 관측할 수 있는 실험을 고안하여 해당 현상의 3대 결정인자(계면 장벽, 엑시톤-폴라론 거리, 엑시톤 소멸시간)를 밝혀냈다. 특히 주목할 발견은 ‘계면 엑시톤-폴라론 소거’가 OLED 방출광의 색이나 인광, 형광, 지연형광 등 발광방식에 상관없이 보편적으로 일어나는 현상이며, 소자효율 저하의 결정적 요인으로 작용한다는 점이다. 공동 연구팀은 해당 현상의 제어를 통해 적·녹·청 인광 OLED 효율을 최소 50% 이상, 청색 소자의 수명을 70% 이상 증대된 결과를 달성했다.▲ (좌상) OLED 발광층과 인접 전하 수송층 계면에 축적된 폴라론에 의해 엑시톤이 소거되는 현상의 모식도 (좌하) 계면 에너지 장벽과 엑시톤-폴라론 거리에 따른 계면 엑시톤-폴라론 소거 세기 (3차원 등고선도) (우) 계면 에너지 장벽, 엑시톤-폴라론 거리, 발광 메커니즘에 따른 계면 엑시톤-폴라론 소거 세기공동 연구팀의 이번 발견은 ‘엑시톤-폴라론 소거’가 발광층 내부에 국한된 현상이라는 OLED 산·학계의 통념을 뒤집은 중요한 성과로 평가된다. 이번 연구를 통해 해당 현상이 발광층과 전하수송층 사이의 ‘이종계면’에 걸쳐 발생할 수 있으며, 그 효과에 의해 OLED 성능이 치명적으로 감소된다는 사실을 세계 최초로 검증했기 때문이다. 이재상 교수는 “계면 엑시톤-폴라론 소거는 상대적으로 효율이 낮고 수명이 짧은 청색 OLED 상용화를 위해 반드시 극복해야 하는 현상이다. 따라서, 본 연구는 향후 청색 OLED 연구·개발 방향에 기여하는 바가 있을 것으로 예상된다”고 전했다.   한편 본 논문의 1저자인 양광모 박사과정 연구원은 이재상 교수의 지도 하에 청색 OLED 수명을 획기적으로 향상시키는 후속연구를 수행하고 있다. 본 연구는 삼성전자 SAIT, 한국연구재단, 한국산업기술기획평가원, 4단계 BK21 사업의 지원으로 수행되었다.▲ 서울대학교 반도체공동연구소 지능형 디스플레이 및 센서 연구실 사진 (좌: 전기정보공학부 이재상 교수 (교신저자), 우: 양광모 박사과정생 (1저자))[참고 자료]Interfacial Exciton-Polaron Quenching in Organic Light-Emitting Diodes, Physical Review Xhttps://journals.aps.org/prx/abstract/10.1103/PhysRevX.14.041009[문의]서울대학교 전기·정보공학부 이재상 교수 / 02-880-9093 / jsanglee@snu.ac.kr

서울대 공대 항공우주공학과 여재익 교수팀, 절개 수술 없이 뇌질환 안전하게 치료하는 미세 충격파 전자약 개발

서울대 공대 항공우주공학과 여재익 교수팀, 절개 수술 없이 뇌질환 안전하게 치료하는 미세 충격파 전자약 개발 - 특정 세포에 최적화된 기계적 자극으로 신경 재생 활용 입증한 세계 최초 연구 - 서울대 의대와의 융복합 연구로 신경외과 치료 프로토콜 확장 가능성 제시     ▲ (좌측부터) 서울대 공과대학 여재익 교수, 서울대 의과대학 최형진 교수, 서울대 공과대학 함휘찬 박사, 서울대 의과대학 김규식 박사과정생서울대학교 공과대학은 항공우주공학과 여재익 교수 연구팀이 서울대 의과대학 최형진 교수팀과 함께 절개 수술 없이 뇌질환을 안전하게 치료할 수 있는 비침습적 미세 충격파 전자약을 개발했다고 밝혔다.이번 연구 성과는 지난 9월 1일 뇌신경 자극 분야 국제 대표 학술지인 ‘브레인 스티뮬레이션(Brain Stimulation)’에 게재됐다.뇌에 금속 전극을 삽입해 전기적 자극을 주는 침습적 방식으로 이뤄진 기존의 뇌질환 치료법은 높은 출혈 및 감염 위험을 수반했다. 따라서 그 대안으로 수술을 거치지 않는 비침습적 치료법이 개발됐지만 이 방법은 치료가 필요한 뇌 속 깊은 부위에 선택적으로 정확한 자극을 전달하기 어려울 뿐 아니라, 그 자극이 뇌 손상을 일으키지 않는 범위가 제한적이라는 한계가 있었다. 또한 뇌질환 치료 시, 뇌 신경 재생을 최적화할 수 있는 신호에 대한 연구도 부족한 실정이었다. 이러한 문제의식에 따라 의대-공대 공동 연구팀이 학제 간 융복합 연구를 통해 해결책을 강구한 결과, 뇌 절개 수술 없이 안전하게 뇌 신경 재생을 유도하면서 신경 활성화에 최적화된 파형(wave form)으로 뇌를 자극하는 미체 충격파 전자약을 개발했다. 실제 생체를 대상으로 한 본 연구는 이 전자약을 이용해 기억 능력을 담당하는 뇌 심부의 시상하부 및 해마에 국소적으로 신호를 가하는 방식으로 진행됐다. 이 과정에서 해당 부위의 뉴런 활성화, 신경 재생 효과, 행동을 평가함으로써 전자약의 효능을 검증했다.그 결과, 전자약을 치료에 적용한 실험군은 대조군에 비해 통계적으로 유의미한 뇌 신경 재생 효과를 보였다. (하단 자료 1, 2 참조) 또한 실험이 의도한 국소적인 뇌 부위에만 전자약이 전달되었음을 확인했다. (자료 3 참조) 더불어 전자약이 전달된 뇌 부위에 별다른 세포 사멸이 발생하지 않고, 전자약이 다른 뇌 부위에 영향을 주지 않는 사실을 확인함으로써 기존 비침습적 치료법의 부작용을 최소화할 수 있는 혁신성을 입증했다. ▲ (자료1) 미세 집중형 충격파 뇌질환 치료법의 특징 ① 비침습 자극 : 수술이나 절개 없이 분화, 확산, 재생 등의 뇌세포 신호 유도 가능 ② 부위별 선택적 자극 : 치료를 원하는 뇌 부위에만 자극이 전달되도록 자극 집중 가능③ 뇌 질환별 최적 자극 : 각 뇌 부위의 세포 특성에 따라 최적의 외부 자극 형태를 도출해 각 부위별 질환 치료 가능   ▲ (자료2) 각 뇌 부위별(전전두엽, 해마) 세포 특성에 최적화된 자극 파형(wave form) - 예시(좌측) : 전전두엽 세포에서 재생, 확산, 분화 등의 신호를 유도하는 최적화된 자극 파형을 임상적으로 도출해 전전두엽 이상의 치료에 적용 ▲ (자료3) 입력파형별 뇌 뉴런의 활성화 정도 - (좌측) 압력파형 1 : 압력파형 1의 자극을 받고 활성화가 된 뇌 뉴런의 모습. 활성화된 뉴런은 흰색 점의 형태를 보임. - (중간) 압력파형 2 : 압력파형 2의 자극을 받았으나 오히려 뉴런 활성화가 감소된 모습. 압력파형에 따라 뉴런의 활성화 정도를 조절할 수 있다는 것을 확인함.- (우측) 대조군 : 자극을 가하지 않은 뇌 조직의 활성화 모습. 압력파형 1보다 활성화 정도가 적고, 압력 파형 2보다는 활성화 정도가 높음.▲ (자료4)- (좌측) 원하는 부위에만 뉴런을 활성화시킨 뇌 : 생리작용 조절을 관장하는 시상하부 부분만 조준하여 자극을 가한 후, 선택적으로 활성화된 뉴런이 분포한 모습 (적색 부분이 활성화된 뉴런 구역)- (우측) 자극하지 않은 뇌 : 자극을 가하지 않은 뇌의 뉴런 활성화 정도를 가시화한 모습 (변화 없음)이 연구가 제시한 미세 충격파형 전자약은 뇌를 직접 절개하는 기존 침습적 뇌질환 치료법의 위험성을 크게 낮추면서 안전하게 뇌를 자극하는 비침습적 치료의 새 지평을 개척했다는 점에서 학계의 주목을 받는 중이다. 특히 치료를 원하는 뇌 부위를 선택적으로 자극할 수 있어 기존 비침습적 치료법의 약점을 극복했을 뿐 아니라, 뇌 기능에 부정적 영향을 미치지 않으면서 세포 분화, 확산, 자멸 등 다양한 뇌세포 신호를 유도할 수 있어 뇌질환 치료의 새 시대를 열었다는 평가를 받고 있다. 본 연구를 지도한 여재익 교수는 "이 연구는 특정 세포에 최적화된 고유한 기계적 자극을 신경 재생에 활용할 수 있음을 입증한 세계 최초의 연구이기 때문에 더욱 의미가 깊다“고 강조하며 ”이번 신시장 발굴 연구를 통해 앞으로 여러 신경 분야 과학자들과 협력해 새롭고 안전한 뇌질환 치료 프로토콜을 무한히 확장할 수 있을 것"이라고 밝혔다. 함께 연구를 지도한 최형진 교수는 "이번 연구가 구체적으로 질병 모델이나 기억력 향상 등을 보여준 것은 아니지만 치매, 파킨슨, 우울증, 중독, 강박증, 비만 등 뇌와 관련된 질병 치료의 희망을 보여준 만큼 신경외과 분야에서 다양한 치료 프로토콜을 개발할 수 있는 새로운 길이 열릴 것으로 기대된다"고 밝혔다.한편 이번 논문의 주 저자인 함휘찬 박사는 연구 지도 교수인 여재익 교수의 고에너지응용연구실에서 ‘비침습적 약물전달을 위한 파동 액추에이터 개발과 적용’을 주제로 한 논문으로 박사학위를 취득한 이후, 여 교수가 설립한 스타트업 ‘바즈바이오메딕’에서 7년째 비침습 약물 전달 의료기기 개발 사업에 참여하고 있다. 다른 주 저자인 김규식 박사과정 학생은 연구 지도 교수 최형진 교수의 대사조절 기능신경해부학 연구실에서 ‘시상하부의 신경회로 메커니즘’을 연구 주제로 박사과정을 수행하고 있다.[참고자료]Acoustic deep brain modulation: Enhancing neuronal activation and neurogenesis, Brain Stimulationhttps://www.brainstimjrnl.com/article/S1935-861X(24)00153-0/fulltext[문의]서울대학교 항공우주공학과 여재익 교수 / 02-880-9334 / jjyoh@snu.ac.kr서울대학교 항공우주공학과 함휘찬 연구원 / hamn2012@snu.ac.kr