- 활성화된 성상세포에서 리포칼린2의 생성억제, 분해촉진에 따른 분비감소가 신경염증 스트레스와 신경세포사멸 완화- 신경염증과 다양한 신경퇴행성질환의 새로운 치료표적으로 활용 기대서울시립대학교 생명과학과 유권열 교수 연구팀(제1저자 정병권 박사)과 건국대학교 융합생명공학과 김동은 교수 연구팀이 성상세포의 신경독소 생성 및 분해 조절에 의한 신경세포 생존력 강화 가능성을 제시했다.연구팀은 신경염증 스트레스에 의해 활성화된 성상세포에서 프로테아좀을 억제해 생성 및 분비가 증가한 신경독소 리포칼린2의 생성을 저해할 수 있고 자가포식 활성화로 분해를 촉진시킬 수 있음을 세계 최초로 밝혀냈다. 리포칼린2의 분비가 감소하면 신경염증 스트레스와 신경세포사멸을 완화할 수 있다는 것도 제시했다.유권열 교수는 “활성화된 성상세포에서 분비되는 신경독소 양의 감소는 신경세포가 처한 미세환경을 개선할 수 있다.”고 설명했고 “이 연구결과는 신경염증과 성상세포 활성화를 수반하는 다양한 신경퇴행성질환의 새로운 치료표적으로 활용될 가능성이 있다.”고 덧붙였다.해당 연구 결과는 2월 28일, 생명과학 분야 국제저명 학술지인 Autophagy (2022년 기준 IF[영향지수] 13.392)에 ‘Reduced secretion of LCN2 (lipocalin 2) from reactive astrocytes through autophagic and proteasomal regulation alleviates inflammatory stress and neuronal damage’라는 제목으로 온라인 게재됐다. 이 논문은 한국인 과학자들이 발표한 생명과학관련 우수 논문(IF 10 이상의 학술지에 게재)으로 선정되어 생물학연구정보센터(BRIC)의 ‘한국을 빛내는 사람들(한빛사)’에 소개됐다.이 연구는 과학기술정보통신부의 기본연구와 전략과제, 교육부의 박사과정생연구장려금과 4단계 BK21 사업 지원을 받아 수행됐다.▲ 왼쪽부터 서울시립대 유권열 교수(공동교신저자), 정병권 박사(제1저자), 건국대 김동은 교수(공동교신저자)▲ 논문 발췌 내용
서울시립대학교 융합응용화학과 이종우 교수 연구팀과 서울대학교 화학생물공학부 오준학 교수 연구팀 (제1저자, 김홍기 박사)이 기존 태양전지 한계를 극복할 수 있는 새로운 가능성을 제시했다.태양광을 작은 영역에 집중시키는 집광형 태양전지는 집중된 태양빛에 의해 훨씬 더 높은 밀도의 고에너지 전자가 생성될 수 있으나, 증가한 효율 대비 작용 면적 및 비용과의 균형을 고려해야 한다. 공동연구팀은 주석이 혼합된 다결정 페로브스카이트 필름에서, 집광형 태양전지에 실용적인 수준으로 사용할 수 있는, 상대적으로 약하게 집중된 빛 세기에서 매우 강한 밴드 채우기 효과가 발생함을 관측했다. 강한 밴드 채우기 효과는 더 높은 에너지를 가진 전자를 활용해 태양전지 효율을 증대시킬 가능성이 있다.공동연구팀은 이러한 태양전지 박막에 에너지 장벽층을 삽입해, 일반적인 태양전지 시스템에서 효율을 낮출 것으로 간주되는 에너지 장벽이 광활성층의 고유한 광물리적 특성과 결합될 때 집광형 태양전지 시스템의 성능을 향상시켜 전력 변환 효율을 더 높일 수 있다는 것을 최초로 규명했다. 이번 연구 결과로 기존 태양전지의 한계를 초과하는 페로브스카이트 기반 태양전지 개발에 한 걸음 더 나아갈 수 있는 새로운 개념의 시스템을 제시했다. 해당 연구 결과는 1월 25일, 국제 저명 학술지인 ACS Energy Letters (Impact factor: 23.991) 에 ‘Harnessing Strong Band-Filling in Mixed Pb-Sn Perovskites Boosts the Performance of Concentrator-Type Photovoltaics’라는 제목으로 온라인 게재됐다.이 연구는 교육부의 재원으로 한국연구재단의 지원을 받아 수행된 기초연구사업, 중견연구자지원사업, 기초연구실지원사업, 나노 및 소재기술개발사업의 지원을 받아 수행됐다.▲ 왼쪽부터 서울대학교 오준학 교수 (공동 교신저자), 김홍기 박사 (제1저자), 서울시립대학교 이종우 교수 (공동 교신저자)▲ 논문 발췌 이미지. 일반적 세기의 태양빛인 경우와 집광형인 경우에 일어나는 태양전지 박막 계면 상의 전자 전달에 대한 밴드 채우기 효과 메커니즘.
- 물리 분야 국제학술지 Results in Physics에 게재서울시립대학교 화학공학과 김정현 교수와 이재헌 학부 연구생(3학년)이 희박기체에서의 유체 흐름 모델을 개발했다. 연구 결과는 물리 분야 국제학술지인 Results in Physics에 2022년 11월 1일 ‘Statistical assessment of tangential momentum accommodation coefficient using internal flow rate model based on rarefied gas conditions’라는 제목으로 게재됐다.▲ 이재헌 학생 (좌, 제 1저자), 김정현 교수(우, 교신저자) 그동안 Transition regime에 있는 희박기체의 유체 흐름은 수치적으로만 계산할 수 있는 볼츠만 운송 방정식을 통해서만 풀 수 있었는데 축적된 데이터를 통계학적 방법으로 분석해 새로운 모델을 제시했다.새로운 모델은 간단한 관계식을 통해 모든 flow regime과 다양한 충돌 조건에서 희박기체의 흐름을 정밀하게 계산할 수 있다. 비선형 적분 미분 방정식을 풀어야 되는 어려움을 해소했다는 데 의의가 있으며, 관계식을 통해 기체 충돌 특성인 tangential momentum accommodation coefficient를 도출해 실제 기체의 물리학적 특성을 밝혀냈다. 이 연구 결과는 우주항공과학, 입자과학과 같은 진공상태와 밀접한 관련이 있는 차세대 과학 분야로 확장될 것으로 기대된다.▲ 논문 요약본 연구는 한국연구재단/과학기술정보통신부의 기초과학연구 프로그램의 지원을 받아 수행됐다.
- 생물학연구정보센터(BRIC) 주관 ‘한국을 빛내는 사람들(한빛사)’ 등재서울시립대학교 도시보건대학원 박상신 교수 연구팀이 코로나-19 백신 종류(mRNA기반/아데노바이러스벡터화백신, 불활성화바이러스백신)에 따른 효과 차이를 규명했다.브라운대학교, 술탄카부스대학교, 고려대학교 연구팀과 공동으로 수행한 이번 연구 결과는 국제학술지 International Journal of Infectious Diseases 11월호에 'A global epidemiological analysis of COVID-19 vaccine types and clinical outcomes'라는 제목으로 게재됐고 11월 11일, 생물학연구정보센터(BRIC)가 주관하는 ‘한국을 빛내는 사람들(한빛사)’에 등재됐다. 박상신 교수는 “다양한 배경을 가진 41개국의 자료를 분석해 mRNA기반백신(모더나, 화이자)이나 아데노바이러스백터화백신(얀센, 아스트라제네카)보다 불활성화바이러스백신(시노팜)의 효과가 확연히 떨어진다는 것을 규명했다.”며 “본 연구는 코로나-19의 변이가 계속 발생하는 상황에서 백신 간 효과 평가의 중요성을 나타낸다.”고 덧붙였다.
- 세포내로 유입된 초미세플라스틱의 세포내 이동 억제를 통한 세포 밖 배출 촉진 기전 발견서울시립대학교 생명과학과 유권열 교수와 석박통합과정 한승우 학생이 세포내로 유입된 비생분해성 초미세플라스틱의 세포 밖 배출 촉진 기전을 발견했다.▲ 논문에서 발췌한 연구 내용 요약 그림연구팀은 엔도사이토시스에 의해 세포 내로 유입된 비생분해성 초미세플라스틱이 미세소관을 따라서 핵주변으로 역행수송됨을 밝혀냈고 역행수송에 관여하는 히스톤 탈아세틸화효소6(HDAC6)의 활성을 억제해 엑소사이토시스에 의한 초미세플라스틱의 세포 밖 배출 촉진이 가능함을 제시했다.▲ 한승우 학생(좌, 제1저자), 유권열 교수(우, 교신저자)유권열 교수는 “HDAC6 활성 억제는 세포 내로 유입된 다양한 종류의 비생분해성 물질의 배출 촉진에 활용될 수 있다.”고 설명했고 “세포 내로 유입된 이물질은 신속하게 제거되어야 세포에서 유발될 수 있는 산화스트레스, 염증스트레스 또는 세포 독성이 완화될 수 있다.”라고 덧붙였다.해당 연구 결과는 7월 15일, 환경과학 분야 국제저명 학술지인 Journal of Hazardous Materials (2021년 기준 IF 14.224, 상위 3.23%)에 ‘Increased clearance of non-biodegradable polystyrene nanoplastics by exocytosis through inhibition of retrograde intracellular transport’라는 제목으로 온라인 게재됐다. 이 논문은 한국인 과학자들이 발표한 생명과학관련 우수 논문(IF 10 이상의 학술지에 게재)으로 선정되어 유권열 교수와 한승우 학생은 생물학연구정보센터(BRIC)의 ‘한국을 빛내는 사람들(한빛사)’에 소개되었다.이 연구는 과학기술정보통신부의 기본연구와 교육부의 4단계 BK21 사업 지원을 받아 수행됐다.
서울시립대학교 생명과학과 조익훈 교수와 본 연구실에서 박사 학위를 받은 Dr. Tan Anderson 과 Dr. Renuka Prasad 가 공동 제 1 저자로 작성한 Review 논문 (Past, present, and future perspectives of transcription factor EB (TFEB): mechanisms of regulation and association with disease)이 생화학 및 분자생물학 분야의 세계적인 저명학술지인 Cell Death and Differentiation (2021년 기준 IF 12.067, 상위 7.6%)에 게재되었다.▲ 논문 발췌 이미지 조익훈 교수는 “Cell Death and Differentiation 과 같은 상위 Journal에 Research Article을 발표하기도 어렵지만, 국내 저자에 의해서 작성된 Review 논문이 발표되기는 더 어려운데 연구력을 국제적으로 인정받은 것 같아서 매우 기쁘다”라고 덧붙였다. 또한, 생명과학과 학부생인 이채린 학생이 본 논문의 작성에 실제로 참여하여 공동 저자로 이름을 올리게 된 것도 상당한 의미가 있다고 부연 설명을 하였다.▲ 왼쪽부터 공동 제 1 저자인 Dr. Prasad, Dr. Anderson, 조익훈 교수 조익훈 교수의 연구실에서는 이 Review 논문을 투고하기 전인 2021년에 교신저자로서 Cell Death and Differentiation (IF 12.067)과 Cell Death & Disease (IF=9.658)에 자가포식작용(Autophagy)의 핵심 조절인자라고 알려진 TFEB 이라는 단백질의 Wnt 신호전달의 조절에서의 역할과 배아줄기세포의 재생능(Stemness) 조절에서의 기능을 발표한 바 있다. 현재 조익훈 교수의 실험실에서는 TFEB 단백질이 암의 형성과 알츠하이머 치매의 발병 및 진행에서의 역할을 규명하는 후속 연구가 진행되고 있다. 이번 연구 성과는 한국연구재단이 추진하는 중견연구자 지원사업, SRC 사업과 교육부의 4단계 BK21 사업의 지원으로 수행되었다.
- 반도체 기반 트랜지스터 분석 기술로 차세대 태양전지 광안정성 평가에 새로운 방법론 도입- ≪Solar RRL≫ 학술지 6월호 표지논문에 선정서울시립대학교 전자전기컴퓨터공학부 김혁 교수와 부산대학교 전기공학과 노정균 교수 공동연구팀이 유기물 태양전지의 새로운 광안정성 평가 방법인 Top-gate field-effect transistor를 이용한 Testbed를 구축했다. ▲ 논문 발췌 이미지유기물 태양전지는 가볍고 값싸게 생산할 수 있어 미래의 신재생에너지원으로 주목받고 있으나, 상용화의 주요 장애물인 광에 의한 성능 저하를 해결하는 것이 가장 큰 과제였다. 유기물 태양전지의 광안정성은 빛을 흡수하는 광활성층 반도체 특성에 크게 좌우되지만 다층박막구조인 태양전지의 특성상 다양한 원인이 복합적으로 작용해 이를 제대로 평가하기 어려웠던 것이다. 이에 유기물을 이용한 태양전지 및 트랜지스터 분석과 신뢰성 평가에 원천 기술과 핵심 노하우를 갖춘 김혁 교수 연구팀은 유기물 태양전지의 광활성층 반도체 자체에서 빛에 의한 이동도 저하를 모니터링하는 새로운 광안정성 평가 방법인 Top-gate field-effect transistor를 이용한 새로운 분석 기술을 제안하며 학계의 난제에 명쾌한 해답을 제시했다. ▲ 김혁 교수(좌, 교신저자), 노정균 교수 (우, 1저자)김혁 교수는 “본 연구에서 개발한 트랜지스터 분석 기술을 활용한 태양전지 광안정성 평가 기술은 기존의 광활성층 안정성 평가 기술이 전무한 학계의 난제를 해결했다는 의의가 있다”라며, “최근 신재생에너지의 핵심기술로 부상하고 있는 차세대 태양전지에 우리나라의 대표 산업인 반도체 기술을 적용해 빠르게 상용화가 가능하다는 것을 보여준 사례연구로 국내 관련 산업의 성장에 크게 기여할 수 있을 것이다.”라고 전했다. 이 연구 결과는 ‘Top-Gate Field-Effect Transistor as a Testbed for Evaluating the Photostability of Organic Photovoltaic Polymers’라는 제목으로 태양전지 분야의 권위 학술지인 와일리(WILEY) 출판사의 Solar RRL(Impact factor: 9.173) 2022.6월호에 표지 논문으로 게재되었다.해당 연구는 한국연구재단, 과학기술정보통신부 시스템반도체 융합전문인력육성사업, 한국산업기술진흥원 차세대 시스템반도체 설계 전문인력양성사업 및 차세대 전력반도체 소자제조 전문인력양성사업, 중소벤처기업부, 한국생산기술연구원 원천기술개발사업(소프트 로보틱스 원천기술개발)의 지원으로 수행되었다.
- 제37회 제어로봇시스템학회 학술대회에 논문 <자율 주행에서의 상대 속도 기반 추월 알고리즘 구현 및 시뮬레이션>으로 수상 서울시립대학교 기계정보공학과 최정현(4학년), 임예은(4학년), 박종훈(석사과정), 황면중 교수 연구팀이 26일 제 37회 제어로봇시스템학회 학술대회에서 발표한 논문이 학부생 논문상을 수상했다.본 대회는 1995년 창립된 제어 및 로봇 분야의 대표 학술단체인 제어로봇시스템학회가 개최하는 학술대회로 올해는 6월 22일부터 24일까지 거제 소노캄에서 개최되었다. 총 369편의 논문이 발표되었고, 서울시립대학교 기계정보공학과 연구팀은 <자율 주행에서의 상대 속도 기반 추월 알고리즘 구현 및 시뮬레이션> 이라는 제목의 논문을 발표했다. 그 결과 학부생이 1저자로 발표한 논문을 대상으로 한 심사에서 우수한 평가를 받아 학부생 논문상 수상자로 선정되었다. ▲ 기계정보공학과 수상팀 논문 내용 일부 해당 논문은 자율 주행 과정에서 수시로 발생하는 차선 변경 상황에서의 충돌 위험성을 해결하기 위해 앞 차량의 속도를 추정해 추월 안정성을 강화한 연구 결과로 로보틱스 연구실의 학부생 연구인턴들이 주도적으로 진행하고 있는 연구이다. 지도 교수인 기계정보공학과 황면중 교수는 “작년부터 자율주행로봇레이스 대회를 준비하는 과정에서 학부생들 주도로 해결 필요한 문제들을 정의하고 이론적으로 해결하면서 실험으로 검증하는 과정을 진행하고 있다. 그 과정에서 대학원생들과의 협업을 통해 흥미로운 연구 결과들이 도출되고 있다.”라고 밝혔다. 해당 연구는 2022년도 과학기술정보통신부 여대학원생 공학연구팀제 지원사업으로 과학기술정보통신부와 한국여성과학기술인육성재단(WISET)의 지원을 받아 진행중이다.▲ 좌로부터 최정현(4학년), 임예은(4학년), 박종훈(석사과정)
- 수소에너지 국제학술지 International Journal of Hydrogen Energy에 게재- 직접 메탄올 연료전지 전기화학반응 시 전압 패턴을 이용한 메탄올 수용액 농도 상관관계 규명- 별도의 농도 센서를 사용하지 않고 연료전지 전압 측정만으로 농도를 추정해 비용 절감 가능성서울시립대학교 기계정보공학과 나영승 교수와 독일 칼스루에 공과대학교 (Karlsruhe Institute of Technology), 율리히 연구소 (Julich Research Center) 공동연구팀이 직접 메탄올 연료전지 스택의 전기화학적 특성을 이용해 광학적 방법이나 밀도 차에 의한 방법을 사용하지 않고 메탄올 수용액의 농도를 측정할 수 있는 센서를 개발했다. 해당 연구는 수소에너지 분야 국제 저명학술지 International Journal of Hydrogen Energy 최신호에 게재되었다. 직접 메탄올 연료전지(Direct Methanol Fuel Cell, DMFC)는 노트북이나 핸드폰 충전, 군용 이동 전원과 같은 휴대용 전원 시스템으로 이용되어 왔으나 최근 레저용 보조 전원, 실내용 지게차와 같은 대용량 전원시스템 분야로 연구개발이 확대되고 있다. ▲ (좌) 전압 패턴 분석 시 농도 측정에 영향을 주는 파라미터 (우)직접 메탄올 연료전지 시스템에서 사용하는 전압 패턴 정보와 농도와의 관계 개념도 직접 메탄올 연료전지 시스템에서 농도 측정 장치는 메탄올 수용액의 농도를 측정하는데 일반적으로 굴절률을 측정하는 광학 방식과 밀도를 측정하는 방식, 점성을 측정하는 방식 등의 수용액의 물성치를 측정하는 방식을 사용해 왔다. 공동연구진은 직접 메탄올 연료전지 자체의 전기화학 반응과 메탄올 수용액의 농도와의 관계를 전기화학 반응으로 추정할 수 있도록 전압 측정 시스템을 구성했다. 또한 단위 전지뿐만 아니라 실제 시스템에 장착되는 수십 개의 전지가 직렬로 연결된 연료전지 스택에서도 사용할 수 있는 관계식을 개발하여 +/- 0.1 M 농도의 높은 정확도로 농도를 측정하는 데 성공했다. 이번 연구는 상용화가 용이한 직접 연료전지 스택 자체로 농도를 예측하는 기술을 개발했다는 점, 고가의 농도 센서를 사용하지 않고 시스템을 구성할 수 있다는 점에서 그 의미가 있다. 칼스루에 공과대학 울리케 크레베 (Ulrike Krewer)교수는 “작은 단위 전지에서 전기화학 반응을 분석하는 방법을 활용하여 대용량의 연료전지 스택에서 구현하는 방법은 쉽지 않은 작업이었다. 이는 전문 연구기관의 다양한 분야 연구원들의 유기적 협업으로 가능한 일이었다.”라고 밝혔다. ▲ 왼쪽부터 서울시립대 나영승 교수 (월간인물 제공), 독일 칼스루에 공과대학 Ulrike Krewer 교수서울시립대 나영승 교수는 “측정 방법의 정확도와 반응속도 개선을 위해 전기화학반응 뿐만 아니라, 유동 및 열전달 기술의 접목이 더욱 중요해질 것으로 예상되며, 향후 상용화 가능한 수준의 전기화학반응 기반의 센서를 지속적으로 연구개발 할 것”이라고 밝혔다.한편, 직접 메탄올 연료전지 전기화학반응 측정 셀과 같은 센서 없는 측정 방법은 군용, 지게차, 레저용 휴대 전원 등의 산업 성장과 함께 수요가 지속적으로 증가할 것이며, 그 과정에서 소형화, 고정밀화가 가능한 전기화학반응 기술의 접목이 더욱 중요해질 전망이다.본 연구는 독일 헬름홀츠 재단(Helmholtz Validation Fund), 한국연구재단/과학기술정보통신부의 기초과학연구 프로그램의 지원을 받아 수행되었다.
- 소자 형태 재변형이 가능한 새로운 전자소자 플랫폼 구현 성공서울시립대학교는 화학공학과 문홍철 교수 연구팀이 완전히 절단되어도 상온에서 1분 이내에 원래의 특성을 회복할 수 있는 세계적 수준의 고탄성 이온전도체 소재를 개발하고, 자르고 붙이는 단순 과정을 통해 소자 형태 변형이 손쉽게 가능한 신규 발광소자 플랫폼 구현에 성공하였다고 발표했다.해당 성과는 “Ion-Cluster-Mediated Ultrafast Self-healable Ionoconductors for Reconfigurable Electronics”라는 제목으로 6월 30일 Nature Communications (IF: 17.694)에 온라인 게재되었다. ▲ 문홍철 교수팀 핵심 연구 성과 사진지금까지 개발된 자가 치유 소재는 고분자 체인의 움직임을 원활하게 하여 빠른 회복을 유도하기 위해 외부에서 높은 열 및 자외선 등의 에너지를 가하거나 습도 조절이 필요했다. 같은 맥락에서 일상 생활이 이루어지는 상온에서 빠른 자가 회복을 유도하려면 소재의 탄성을 급격하게 낮추어야 하기에 해당 방법으로는 소자 응용에 적절한 소재를 확보하기 어렵다는 한계가 있었다.문홍철 교수 연구팀이 제시한 이온성 고분자와 이온성 액체간 이온클러스터 형성을 통한 빠른 자가 회복 메커니즘은 고분자 체인의 원활한 움직임을 유도하지 않아도 되기에 상온에서도 1분 이내 매우 빠른 회복을 보였다. 동시에 해당 이온전도체는 1130% 이상의 높은 신축성과 고탄성을 가진다는 측면에서 웨어러블 소자 활용이 적합하다 평가되고 있다. 실제 연구팀은 간단히 소자를 자르고 붙이는 과정을 통해 픽셀화 하거나 형태를 바꿀 수 있는 신개념의 디스플레이(reconfigurable display)를 성공적으로 구현하였다. ▲ 김용민 석박사 통합과정생(좌, 제1저자), 문홍철 교수(우, 교신저자) 문홍철 교수는 “이번 연구는 기존 개념을 벗어나 아주 작은 크기의 이온의 거동 제어를 통해 이온전도체 자가 회복 특성을 크게 향상 시킬 수 있다는 점에서 큰 의의를 가진다”며 “향후 웨어러블 전자소자 응용 시 새로운 형태의 다기능 플랫폼 구축을 앞당길 핵심 소재/소자 기술이 될 것이며, 기계적인 결함이 발생했을 때 해당 문제를 스스로 빠르게 복구 할 수 있는 스마트한 시스템 구현이 가능할 것으로 기대된다”고 말했다.해당 연구는 한국연구재단 나노 및 소재기술개발사업 특화형 및 중견연계 신진후속 사업의 지원으로 수행되었다.
