연구
연구
| 대표업적 1: 에너지환경 융합기술 분야 난제 해결 (이관영 교수) |
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▶ 논문 제목: The catalytic activity of Pd/WOx/γ-Al2O3 for hydrodeoxygenation of guaiacol ▶ 저자: Yoon-Ki Hong, Dae-Won Lee, Hee-Jun Eom, Kwan-Young Lee ▶ 게재 정보: Applied Catalysis B: Environmental, Vol. 150-151, 438-445 (2014) ▶ 관련 특허(국내 4건 및 해외 1건), 기술이전, 우수성과 100선 선정 및 수상 2건 |
기술개요 및 창의성·혁신성
- 화석연료의 지속적인 사용은 지구온난화 문제를 가속하며, 이를 극복하기 위해 신재생에너지 분야의 유망한 해결책으로 바이오매스가 제시되고 있음. 하지만, 바이오매스의 원료화는 식량자원 가격에 영향을 미쳐 온전한 신재생에너지로 사용되기에 한계가 있음. 리그닌은 바이오매스 중 30% 정도를 차지하고 식량자원에 영향을 주지 않지만, 안정적인 고리형 구조를 형성하고 있어 개질 반응이 어렵기 때문에 저급 연료로만 주로 사용되고 있음. 본 연구에서는 미래 식량자원에 영향을 끼치지 않고, 저급 원료로만 사용되는 리그닌을 고부가가치 화학물질로 개질할 수 있는 혁신적인 기술을 개발하였음.
- 단일 텅스텐 산화물 대비 감마-알루미늄 산화물 지지체에 텅스텐 산화물을 담지하면 텅스텐 원자가 단일 층으로 고분산되고 산점이 극대화될 수 있다는 사실을 밝힘. 개발한 지지체를 팔라듐 활성금속과 조합한 결과, 상용촉매 대비 월등히 높은 고부가가치 탄화수소 수율을 달성하였음.
해당 분야 기여 내용
- 석유화학 원료와 달리 높은 산소함량을 가진 바이오매스를 고부가가치 화학물질로 전환하는 혁신적인 촉매/반응 기술을 개발하여 에너지/환경 분야에 크게 기여함.
교육연구단 비전과의 부합성
- UN의 지속가능발전목표 중 미래사회는 지속가능한 청정에너지에 집중하는 것을 권고함. 해당 목적에 부합하는 바이오매스 연구를 통해 화학공학 미래산업을 선도할 수 있는 핵심 원천기술을 확보함.
- 단일 지지체와 활성금속의 조합을 다루던 기존의 촉매개발 통념에서 벗어나 이종 지지체의 조합이라는 창의적인 연구를 도전할 수 있는 인재를 양성함. 또한, 본 연구에 보고된 적 없는 근임계수 시스템을 도입하여 성공적으로 기술이전까지 달성하는 등 도전적인 연구가 가능한 미래인재를 양성함.
업적의 우수성
- IF = 14.229, JCR Engineering, Environmental 분야 1위 (화학공학 환경/촉매분야의 최고저널)
- 국내특허 4건(10-1302692, 10-1336982, 10-1423689, 10-1436429), 해외특허 1건 등록(US 10232349).
- 큐바이오텍 사에 ‘근임계수 상에서 알칼리염을 사용하여 리그닌의 β-O-4 결합을 가수분해하여 방향족 화합물을 생성하는 방법’(10-1302692)을 기술이전 하여 총 2천만 원의 계약금을 수주함.
- 국가연구개발 우수사례로‘2016년 국가연구개발 우수성과 100선’에 선정되었고, 해당 업적을 바탕으로 2016년 미래창조과학부 장관 표창과 2017년 ‘과학기술훈장 도약장’을 수상하였음.
| 대표업적 2: 나노소재 융합기술 분야 난제 해결 (심상준 교수) |
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▶ 논문제목: Gold nanocrystals with DNA-directed morphologies ▶ 저자: Xingyi Ma, June Huh, Wounjhang Park, Luke P. Lee, Young Jik Kwon, Sang Jun Sim ▶ 게재 정보: Nature Communications, Vol. 7, 12873 (2016). ▶ 파생논문 3편, 관련 특허(국내 3건 및 해외 4건), 기술이전 및 산학과제 수주, 우수성과 수상 2건 |
기술개요 및 창의성·혁신성
- 금 나노입자는 크기와 모양에 따라 광학 특성이 크게 영향을 받기 때문에 원하는 분야에 적용하기 위해서는 입자를 균일하고 정교하게 합성하는 것이 필수임. 하지만, 기존의 금 나노입자 합성 과정은 경험에 크게 의존하여 원하는 구조를 미리 설계하여 제조할 수 없다는 한계를 가지고 있음.
- 본 연구에서는 이중나선 DNA를 금속 나노입자 제조 과정에 골격으로 도입하여 모양과 크기를 균일하게 제어할 수 있는 금속 나노 입자 합성 기술을 세계 최초로 개발하였음. 또한, 이를 응용하여 기존 연구에서 볼 수 없었던 독특한 구조와 광학적 성질을 가지는 금 나노입자들을 제조하였음.
해당 분야 기여 내용
- 광에 대한 민감도가 대폭 향상된 나노입자를 합성하고, 이를 난치성 질병의 실제 임상 센서로 적용 가능한 초고감도 광학 센서 개발에 응용함.
- 나노소재 분야에서 나노입자의 정밀 형상제어에 관한 국내 핵심 원천소재 기술을 확보함.
교육연구단 비전과의 부합성
- 나노기술의 실용화에 있어 가장 큰 과제였던 나노입자의 형상 제어 문제를 도전적이고 혁신적인 방법으로 돌파한 연구라는 점에서 본 교육연구단의 비전과 목표에 부합함.
- 새로운 나노 소재 개발을 통해 기존 바이오센서들이 갖는 임상 적용에서의 난제를 해결하고, 미래 산업으로 각광받고 있는 정밀 의료분야에서 환자 맞춤형 진단/치료를 위한 핵심 원천기술을 확보함.
우수성
- IF = 11.878, JCR 분야 상위 7.24%
- 해당 기술을 이용한 신규 나노입자 합성을 통해 암과 알츠하이머병 등의 난치성 질병 진단 기술을 개발하여 3건의 파생 논문(Nature Communications, 10, 836 (2019); Biosensors and Bioelectronics, 101, 96-102 (2018); ACS Sensors, 4, 592-602 (2019))과 관련 기술로 국내 특허 3건(10-1484743, 10-1768146, 10-2006426)과 해외 특허 4건(U.K. 3034462, E.P.O. 3034462, China ZL201480043406.6, USA 9751910)이 등록됨.
- 관련 기술인 ‘금 나노입자 바이오바코드를 이용한 혈액 내 알츠하이머병 표지인자 진단 기술’(10-1768146, 10-2006426)을 ㈜파마웍스 사에 기술이전(기술료 1억 6백만원) 하였고, 산학 공동연구를 수행함(산학과제 3억 3천만원 수주).
- 본 연구 관련 성과로 2017년 9월 이달의 과학기술인상, 2019년 과학기술훈장 도약장 수상, 동아사이언스, IT조선 등의 언론사에 50건 이상 보도됨.
| 대표업적 3: 바이오소재 융합기술 분야 난제 해결 (이지원 교수) |
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▶ 논문제목: Proteinticle/gold core/shell nanoparticles for targeted cancer therapy without nanotoxicity ▶ 저자: Koo Chul Kwon, Ju Hee Ryu, Jong‐Hwan Lee, Eun Jung Lee, Ick Chan Kwon, Kwangmeyung Kim, Jeewon Lee ▶ 게재 정보: Advanced Materials, Vol. 26, 6436-6441 (2014). ▶ 파생논문 2편, 관련 특허(국내 1건 및 해외 2건), 기술이전, 올해의 10대 과학기술 뉴스 선정 |
기술개요 및 창의성·혁신성
- 다양한 합성 나노소재들을 활용하는 질환 진단·치료 기술이 연구되어 왔으나 체내 투여시 나노독성 및 면역독성 문제로 의약품의 상용화에 걸림돌로 작용하고 있음.
- 본 연구는 생체 내에서 자가조립을 통해 입자를 형성하는 바이오소재를 기반으로 고환원성 펩타이드와 특정 암 표적지향성 펩타이드를 유전공학적 방법으로 고밀도로 표출시키고, 그 표면에 이종소재인 1~3 nm의 금 나노입자를 융합하여 암세포 선택적 광열 치료용 소재를 개발하였음.
- 본 연구의 입자는 생체모델 실험을 통해 광열효과 치료제로서 높은 치료효율을 나타내었으며, 광열작용 이후 미세 금 나노입자들로 분해되어 체외 배출이 일어나 기존 합성나노소재들이 가지는 조직 또는 장기 내 축적으로 인한 독성의 한계점을 보완하여 무독성 항암치료제에 대한 새로운 가능성을 제시함.
해당 분야 기여 내용
- 기존의 나노입자로는 해결할 수 없었던 무독성 표적형 항암 치료제 개발에 대한 새로운 대안을 제시하였으며, 나아가 동시에 진단치료 가능한 단백질 나노입자 기반의 새로운 항암제 플렛폼을 제공하여 건강하고 안전한 삶을 구현하는데 기여함.
- 바이오 나노소재 기반의 무독성 항암 치료제에 관한 국내 핵심 원천소재 기술을 확보함.
비전과의 부합성
- 창의적인 바이오소재의 구조설계를 통한 치료 소재 개발과 적용을 통해 의료 부문의 미해결 기술 한계를 해결할 미래형 인재를 육성하였음.
우수성
- IF = 25.809, JCR 분야 상위 1.3 %
- 2014년 올해의 10대 과학기술 뉴스에 선정되었으며 중앙일보 등 국내 다수의 언론 매체에 소개됨.
- 본 연구와 관련된 주제로 생체 진단 나노소재(Small 12, 4241-4253 (2016)) 및 자가온열 효과와 동시에 자기공명영상으로 생체 진단이 가능한 동시 진단/치료 나노소재(Advanced Materials, 29, 1701146 (2017))를 개발함.본 연구와 관련되어 2개의 국내특허(10-1836921, 10-1947092)와 1개의 해외특허(10,478,638)를 등록함.
- 관련 기술인 ‘키메릭 단백질, 그 제조방법 및 그 키메릭 단백질이 고정화된 나노센서 및 그 응용’(US8586370)을 (주)셀리게인 사에 기술이전(기술료 5천만원)하였고, 해당 업적을 바탕으로 2020년 5월 석탑기술상을 수상함.
양자점·그래핀 기반 반도체 및 전자 재료, 계산과학 기반 화공 촉매 설계, 질병진단 센서 및 질병 치료제 등을 포함한 화공생명공학 분야 소재 및 공정 기술을 개발하여 최근 5년간 SCI 급 논문 총 904편(IF 30 이상의 논문 10편 포함)을 게재하는 등 과학기술 난제 해결에 기여하였음. 이러한 기술개발 능력을 바탕으로 Engineering Research Center (ERC), 미래소재디스커버리 사업단, 신재생에너지 사업단, CCS 2020 사업단 등 대형 국가연구과제를 유치하여 운용하고 있음.
돌연변이 세포 선별 미세유체, 고감도 다중 질병 진단 기술, 리그닌기반 방향족 화합물 생산 등의 기술은 관련 기업으로 기술이전 되었으며, 지난 5년간 1건의 창업, 36건의 산학과제, 21건의 기술이전 및 자문 등을 통해 산업문제 해결에 노력하였음.
신재생·친환경 에너지 생산 기술, 기후문제 해결 기술 등, 본 교육연구단 참여교수들이 사회문제 해결을 위해 노력한 업적을 인정받아 5년간 5건의 국가기관 표창장을 수여한 바 있음.
