2026.03.04 수요일
검색
'NatureCommunications' 검색결과
기간검색
-
~
검색영역
검색어
-
KAIST, 차세대 반도체 핵심 '텔루륨' 스위칭 비밀 풀었다 [이코노믹데일리] 인공지능(AI) 시대를 맞아 초고속·저전력 반도체의 중요성이 커지는 가운데, 국내 연구진이 차세대 메모리 소자의 작동 원리를 규명하는 데 성공했다. 그동안 열에 취약해 다루기 힘들었던 소재를 제어하는 기술을 확보함으로써 반도체 설계의 새로운 이정표를 세웠다는 평가다. 한국과학기술원(KAIST, 총장 이광형)은 생명화학공학과 서준기 교수팀이 경북대 이태훈 교수팀과 공동 연구를 통해 나노 소자 내부의 전기 스위칭 과정과 물질 상태 변화를 실시간으로 포착하는 실험 기법을 개발했다고 8일 밝혔다. 이번 연구의 핵심은 차세대 메모리 소재로 주목받는 '텔루륨(Te)'이다. 텔루륨은 금속과 비금속의 성질을 모두 가진 준금속 원소로, 특히 원자 배열이 불규칙한 '비정질' 상태일 때 고속 동작과 저전력 구동이 가능하다. 하지만 전기를 흘리면 발생하는 열 때문에 성질이 쉽게 변해 비정질 상태를 유지하며 연구하기가 매우 까다로웠다. 연구팀은 이 문제를 해결하기 위해 '급속 냉각' 방식을 도입했다. 소자 주변 온도를 극저온으로 낮춘 뒤 물질을 순간적으로 녹였다가 빠르게 식히는 기법이다. 이를 통해 머리카락보다 훨씬 작은 나노 소자 안에서 텔루륨을 유리처럼 불규칙한 비정질 상태로 안정적으로 구현해냈다. 연구팀은 이 환경에서 전압을 가했을 때 전기가 어떻게 흐르는지 정밀 관측했다. 그 결과 비정질 텔루륨의 스위칭은 단순한 1단계가 아니라는 사실이 밝혀졌다. 전압이 일정 수준을 넘으면 내부의 미세한 결함을 따라 먼저 전류가 급격히 증가하고, 이후 열이 축적되면서 물질이 녹는 '2단계 스위칭' 과정을 거친다는 것을 확인했다. 스위칭이 시작되는 정확한 전압과 열 조건, 에너지 손실 구간을 구체적으로 파악한 것이다. 또한 연구팀은 과도한 전류 없이도 비정질 상태를 유지하며 전압이 스스로 커졌다 작아지는 '자가 진동(Self-oscillation)' 현상을 구현하는 데도 성공했다. 복잡한 화합물 없이 텔루륨 단일 원소만으로도 안정적인 전기 제어가 가능함을 입증한 셈이다. 이번 성과는 단순히 현상을 관찰한 것을 넘어, '왜, 언제 전기가 켜지는지'에 대한 원리를 규명했다는 데 의의가 있다. 이를 활용하면 열 발생을 최소화하면서도 작동 속도가 빠르고 전력 소모가 적은 AI용 메모리 소자를 설계할 수 있다. 서준기 교수는 "비정질 텔루륨을 실제 소자 환경에서 구현하고 스위칭 원리를 규명한 첫 사례"라며 "차세대 메모리 및 스위칭 소재 연구의 새로운 기준을 제시했다"고 강조했다. 이번 연구 결과는 국제 학술지 '네이처 커뮤니케이션스(Nature Communications)' 온라인판에 게재됐다.2026-02-08 13:32:43
-
KAIST, 모자처럼 쓰고 다니는 'OLED 탈모 치료기' 개발 [이코노믹데일리] 무겁고 딱딱한 헬멧을 쓰지 않고도 일상생활에서 간편하게 모자를 쓰고 탈모를 예방하는 길이 열렸다. 한국과학기술원(KAIST)은 전기및전자공학부 최경철 교수 연구팀이 직물처럼 유연한 웨어러블 플랫폼에 유기발광다이오드(OLED) 광원을 적용한 탈모 치료 기술을 개발했다고 1일 밝혔다. 기존 탈모 치료용 광기기는 주로 무거운 헬멧 형태였다. 실내에서만 사용해야 하는 불편함이 있었고 발광다이오드(LED)나 레이저 같은 점광원 방식을 사용해 두피 전체에 빛을 고르게 전달하지 못하는 한계가 지적돼왔다. 점광원은 빛이 특정 부위에만 집중돼 발열 우려가 있고 밀착력도 떨어진다. 연구팀은 이 문제를 해결하기 위해 스스로 빛을 내는 면광원인 OLED에 주목했다. 직물처럼 유연한 기판 위에 근적외선(NIR) OLED를 제작해 모자 안쪽에 부착했다. 이 방식은 광원이 두피 곡선에 따라 자연스럽게 밀착돼 빛을 두피 전반에 균일하게 전달한다. 무선 충전 방식을 적용해 가볍고 휴대가 간편해 야외 활동 중에도 착용할 수 있다. 치료 효능도 입증했다. 연구팀은 모발 성장을 조절하는 핵심인 '모유두세포' 증식에 가장 효과적인 730~740nm 파장 대역을 찾아내 맞춤형 OLED를 설계했다. 인간 모유두세포를 대상으로 실험한 결과 기존 적색광 치료 대비 세포 노화를 92% 억제하는 효과를 확인했다. 세포 증식과 이동 또한 향상됐다. 최경철 교수는 "OLED는 얇고 유연해 두피 곡면에 완벽하게 밀착될 수 있어 균일한 광 치료가 가능하다"며 "향후 전임상 연구를 통해 안전성과 효과를 검증하고 실제 상용화로 이어지도록 하겠다"고 말했다. 이번 연구 결과는 국제 학술지 '네이처 커뮤니케이션즈'에 게재됐다.2026-02-01 13:22:27
-
KAIST, 땀으로 건강 진단하는 '스마트 패치' 개발 [이코노믹데일리] 앞으로 피를 뽑는 대신 피부에 얇은 패치 하나만 붙이면 우리 몸의 건강 상태를 실시간으로 정밀하게 진단할 수 있는 시대가 열린다. KAIST(총장 이광형)는 바이오및뇌공학과 정기훈 교수 연구팀이 땀 속 여러 대사산물을 동시에 실시간으로 분석할 수 있는 웨어러블 센서를 개발했다고 7일 밝혔다. KAIST 연구진이 땀 속에 포함된 여러 대사산물을 시간 순서대로 채집하고 동시에 분석할 수 있는 ‘스마트 패치’를 세계 최초로 개발했다. 이는 만성질환의 비침습적 관리와 개인 맞춤형 헬스케어 기술 발전에 중요한 전환점이 될 전망이다. 땀은 혈액과 유사하게 우리 몸의 생리학적 상태를 알려주는 다양한 생화학 정보를 담고 있어 ‘비침습적 진단’의 중요한 매개체로 주목받아왔다. 하지만 땀을 효과적으로 수집하고 그 안의 복잡한 성분들을 정밀하게 분석하는 데 기술적 한계가 있었다. 연구팀은 이 문제를 해결하기 위해 ‘나노광학 기술’과 ‘미세 유체 기술’을 하나의 유연한 패치에 집약했다. 패치에는 머리카락 굵기의 10만 분의 1 크기인 초미세 ‘나노플라즈모닉 구조’가 탑재돼 있다. 이 구조는 빛과 상호작용해 땀 속에 섞여 있는 미세한 분자의 존재와 농도 변화를 매우 높은 감도로 감지할 수 있다. 동시에 패치 내부에는 6개에서 17개의 챔버(저장 공간)로 연결된 미세한 통로가 설계돼 있다. 운동 중 분비되는 땀은 이 통로를 따라 순차적으로 각 챔버에 채워진다. 이를 통해 연구팀은 운동 시작부터 끝까지 시간에 따라 땀 속 대사산물의 농도가 어떻게 변하는지를 연속적으로 추적하는 데 성공했다. ◆ AI의 힘으로 정밀도 높여…운동 능력부터 질병 위험까지 파악 연구의 핵심적인 돌파구는 인공지능(AI) 기술의 적용이다. 땀은 여러 물질이 섞여 있어 원하는 성분의 신호만 정확히 분리해내기 어렵다. 연구팀은 기계학습 기반의 AI 분석 모델을 개발, 땀 속에 혼합된 복잡한 신호들 속에서도 요산, 젖산, 티로신 세 가지 물질의 신호만을 정확하게 분리하고 정량화하는 데 성공했다. 이를 통해 연구팀은 실제 사람을 대상으로 한 실험에서 운동 강도나 식단에 따라 이들 대사산물의 농도가 어떻게 변하는지를 세계 최초로 입증했다. 예를 들어 젖산 수치의 변화를 통해 운동 중 지구력과 근육의 피로도를 파악할 수 있고 요산 수치의 변화를 통해 통풍이나 신장질환의 잠재적 위험을 감지할 수 있다. 티로신은 단백질 대사와 관련이 있어 간 기능 이상의 지표가 될 수 있다. 정기훈 교수는 “이번 연구는 혈액을 채취하지 않고도 땀 패치만으로 체내 대사 변화를 시간에 따라 정밀하게 모니터링할 수 있는 기반을 마련했다”며 “일상적인 건강 모니터링은 물론 운동선수의 컨디션 관리, 만성질환 관리, 약물 반응 추적 등 다양한 분야로 확장될 수 있을 것”이라고 말했다. 이번 연구는 웨어러블 기기를 통한 비침습적 건강 모니터링 기술이 단순한 심박수나 활동량 측정을 넘어 체내 생화학적 변화까지 정밀하게 분석하는 단계로 진입했음을 보여주는 중요한 사례다. 향후 디지털 셔헬스케어와 예방 의학 분야에서 핵심적인 플랫폼 기술로 활용될 것으로 기대된다. 이번 연구 성과는 세계적인 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)’에 게재됐다.2025-09-07 12:01:00
많이 본 뉴스
영상
Youtube 바로가기
![[편집인 칼럼] 단종 유배지 청령포의 봄, 이벤트 행정 아닌 신뢰 행정이 지킨다](https://image.ajunews.com/content/image/2026/03/03/20260303104341873026_518_323.png)