수상자 소개

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• 제3회 수상자
• 제2회 수상자
• 제1회 수상자

• 기초분야
  라디칼 선호 다공성 구조체 연구
  
  유기라디칼은 촉매, 센서, 전기화학 에너지 저장 등 다양한 분야에서 활용 가능성이 높지만, 안정성이 낮아 라디칼을 포함한 소재 구현이 어렵고 한번 소멸되면 재도입을 위해 높은 에너지가 요구된다. 이에 박진희 교수는 라디칼 자체의 안정화 전략으로 형성된 라디칼 π-stacks를 빌딩 블락으로 활용하여 새로운 라디칼 선호 다공성 구조체 합성법을 제시하고자 한다.
  
  라디칼 소재의 전하 분리상태는 손님 분자(guest molecules)에 대한 흡착력을 높이고 빛 조사없이 지속적인 ROS 생성이 가능한 촉매로 활용할 수 있다. 본 과제는 세계적으로 선점되지 않은 분야로 자기조립 유기라디칼-다공성 플랫폼 개발에 선도적 역할이 기대된다.
• 기초분야
  초염기 기반 양기능성 유기촉매의 설계와 비대칭 반응에의 응용
  
  이윤미 교수의 과제는 양기능성 키랄 유기촉매를 설계 및 합성하고, 이를 다양한 비대칭 유기반응 개발에 응용하는 것을 목표로 한다. 키랄성 화합물의 효율적인 합성을 가능하게 하는 비대칭 촉매반응 개발은 꾸준히 연구의 필요성이 대두되는 과제로, 우수한 반응성을 지닌 새로운 키랄성 촉매 시스템의 구축은 하나의 반응이 아닌 다수의 높은 선택성을 지닌 반응 개발로 이어질 수 있다.
  
  비대칭 첨가반응 및 불소화 반응의 생성물은 유기합성, 제약, 재료화학 등 폭넓은 분야에 적용 가능한 고부가가치 물질이며, 유기불소화합물은 현재 개발되는 신약의 최대 20%를 차지할 정도로 주목받고 있어 향후 신약개발에 중추적인 역할을 할 수 있을 것이다.
  
  
• 응용분야
  3.5V 전위를 가지는 수계 리튬이온전지(LIB) 음극의 개발
  
  탄소중립선언 이후 중요성이 더욱 증가한 비수계 LIB는 빈번한 화재 발생과 고가라는 치명적 단점이 있으나 혁신적이고 원천적인 전지의 개발 없이는 개선이 불가능하다. 변혜령 교수의 연구과제는 사이클 성능과 에너지 밀도가 현재 비수계 LIB와 비슷하면서도 안정적이고 단가가 낮은 수계 LIB를 개발하는 데 목적이 있으며, 수계 전해액과 전극의 계면을 개질하여 최종적으로 약 3.5V에 달하는 전위창을 갖는 수계 LIB를 개발하고자 한다.
  
  계면에서의 전기화학반응 및 전기이중층 구조에 관한 연구는 현재 미지의 분야로, 본 연구과제의 결과는 저가의 안전한 수계 LIB의 상용화에 기여하고, ESS 시장의 요구에 부합함으로써 학문 및 응용연구 모두에 영향을 줄 것으로 예상된다.
  
  
• 응용분야
  분자스위치의 구조제어를 이용한 다진법(5진법 이상) 유기 논리 인버터 구현
  
  반도체 공정의 미세화가 발열에 의한 소자 안정성 등의 문제로 한계에 부딪히자 더 적은 수의 소자로 같은 연산을 할 수 있는 다진법 논리회로가 대체재로 떠올라, 2진법 인버터 수의 약 63%의 소자로도 같은 연산이 가능한 3진법 인버터의 개발이 주목받고 있다.
  
  정대성 교수의 연구과제는 3진법 인버터에 Diarylethene 분자스위치를 도입하여 특정 파장의 광원에 의해 각 반도체의 저항을 조절하고 5진법 이상의 연산이 가능한 인버터의 구현을 목표로 한다. 최소 5진법 이상의 연산 가능한 인버터가 개발되면 기존 반도체에 필요했던 소자의 절반 이하의 수로도 같은 연산이 가능해져 반도체 미세화의 큰 도전 과제인 원가 절감과 전력 효율성 극대화에 획기적인 해결책이 될 것이다.
  
  

• 기초분야
  DNA 기반 콜로이드 트랜지스터 초정밀 자기조립 기술
  
  현재 차세대 반도체 제조 공정으로서 유도 자기조립 공정이 제안되어 많은 연구가 이루어졌으나 나노 물질을 특정 위치에 조립하기 위한 연구는 정밀도가 낮아 개선할 점이 많다. 이기라 교수의 연구과제는 이와 같은 한계점을 극복하기 위한 분산 가능한 트랜지스터 소자를 제조하고 DNA를 이용하여 특정 위치에 배열시키는 것을 목표로 한다.
  
  콜로이드 트랜지스터의 제조 및 DNA 기반 조립 연구는 2차원 평면에 활용되어 기존에 탑다운 방식으로 어렵게 제조되었던 소자 제조공정을 개선할 수 있으며 향후 DNA 기반 나노 물질 조립에도 확대 적용하여 나노광학소자, 태양전지, 스마트 윈도우, 양자컴퓨터 제조 공정 등에 다양하게 활용할 수 있다.
• 기초분야
  니켈 촉매 이용 다중 헤테로고리 합성 연구
  
  조은진 교수의 연구과제는 민감하지 않고 온화한 조건에서 반응하는 니켈 촉매 시스템을 구현하고 이를 이용하여 다양한 기능성 다중 헤테로고리를 합성하는 과제이다.
  
  그동안 다양한 헤테로고리 합성법들이 개발되었으나 여러 치환기를 가지는 다중 헤테로고리 합성은 많은 시간과 비용이 소요되었다. 본 연구를 통해 쉽게 합성할 수 없었던 다양한 치환기를 가지는 다중 헤테로고리 화합물 유도체를 합성하여 새로운 라이브러리를 구축할 수 있을 것으로 보이며, 완성된 합성 로드맵은 신약개발, 의생명과학 연구 및 소재 연구에서 구조-활성 상관관계 탐구를 가능하게 하여 관련 분야 발전에 기여할 것으로 기대된다.
  
  
• 응용분야
  맞춤형 구조색 패턴화를 위한 3차원 콜로이드 배열의 2D 및 3D 프린팅 기술개발
  
  김신현 교수의 연구과제는 시각적 자극이 중요한 기술 감성 시대에 단일 구조색의 획일화된 패턴 생산기술의 한계점을 인식하고 이를 극복할 수 있는 광 중합성 콜로이드 잉크의 Direct Writing을 통한 2D/3D 프린팅 및 콜로이드 자가 배열에 따른 구조색을 발현하는 과제이다.
  
  자연의 구조색을 모방하여 화학 색소가 구현할 수 없는 다양한 색깔과 색감을 발현하고, 높은 열 안정성과 낮은 독성의 구조 색소를 실용화함으로써 고감성 광학소재 기술을 선도할 수 있으며 각종 의류 및 장신구, 컨택트 렌즈, 스마트폰 등 일상의 다양한 분야에서 색소 없이 심미적 구조색 패턴화를 가능하게 할 것이다.
  
  
• 응용분야
  유기 산화-환원 트랜지스터용 채널-전해질 소재 개발 및 인공 시냅스 응용
  
  오준학 교수의 연구과제는 고성능 유기 산화-환원 트랜지스터용 채널 및 고체상 전해질 소재를 개발하고 공정 최적화를 통해 구동 성능이 극대화된 신개념 유기 인공 시냅스를 세계 최초로 개발하는 것을 목표로 한다.
  
  게이트 전극의 산화-환원 반응을 수반하는 산화-환원 트랜지스터는 게이트 전압을 통해 에너지 장벽을 조절할 수 있어 높은 Retention과 낮은 프로그래밍 전압을 동시에 달성할 수 있다. 연구 결과를 통해 시냅스 소자의 한계를 돌파할 수 있는 원천 소재와 소자 및 시스템 기술을 확보하여 인공지능 차세대 반도체의 원천 소재/소자 기술 개발의 초석을 마련하고 급성장하는 뉴로모픽소자 산업에서 미래 기술 경쟁력을 확보할 수 있을 것으로 기대된다.
  
  

• 기초분야
  극성반전의 단수명 카보닐기를 활용한 유기합성법 개발
  
  김희진 교수의 연구과제는 카보닐기의 탄소-산소 이중결합을 그대로 유지한 채 탄소에 금속원자가 도입된 아실 음이온 중간체를 생성 후, 그 단수명 중간체가 부반응으로 소모되기 전에 빠르게 합성반응에 활용함으로써 직접적인 극성반전 반응을 달성하는 과제이다.
  
  본 연구는 카보닐기의 탄소와 산소의 부분 전하를 바탕으로 하는 유기반응에 관한 개념을 재정립하게 될 것이다. 또한, 친전자체를 사용함으로써 여러 가지 화합물로 전환시켜 연구의 보편성을 확장시킬 것으로 기대된다.
  
  
• 기초분야
  성장 메커니즘 제어를 통한 촉매 나노입자의 합성
  
  박정원 교수의 과제는 나노입자의 형성 메커니즘을 조절하여 균일한 구조의 Ensemble을 합성 해내는 새로운 패러다임의 합성 방법을 확립하고, 이를 적용해 나노입자 합성의 난제를 해결하는 것을 목적으로 하고 있다.
  
  새로운 플랫폼을 활용해 다방면에서의 메커니즘을 이해하고 이를 활용하여 합성을 제어하는 Ab initio synthesis 접근법은 다양한 재료합성에 적용이 가능할 것으로 예상된다. 이를 통해 Alloy, Core/shell, Semiconductor 등의 미세 원자구조, 표면구조, Defect 등이 균일하게 제어된 나노입자를 합성할 수 있으며 다른 재료 시스템으로의 확장이 기대된다.
• 응용분야
  외부환경 변화 및 위험 진단용 색변화 가능한 스마트 입자 및 도료 개발
  
  김범준 교수의 과제는 건물이나 도료에 쓰이는 페인트 소재로 온도, 빛, 가스, 압력 등 외부 환경 변화를 쉽게 감지할 수 있도록 각 자극에 색 변화가 가능한 자연모방형 고분자 입자를 개발하는 것이다.
  
  과제의 기술은 고분자 입자로만 구성된 도료 제조가 가능해, 도료 조성의 단순화 및 기능성에서 큰 차별성을 갖는다. 또한, 에멀전법을 기반으로 하는 기술은 수용액 상에서 고분자 입자를 만들기 때문에 환경에 유해하지 않고, 기존의 도료 제조공정에 쉽게 적용할 수 있어 상업화가 용이하고, 비용 절감이 가능할 것으로 보인다.
  
  
• 응용분야
  면역 거부반응 회피를 위한 나노스프링 구조기반의 인공폐 연구
  
  김 정 교수는 본 과제를 통해 인공폐 표면에 이상적인 혈액 적합성을 갖도록 스텔스(Stealth)화 할 수 있는 새로운 개념의 표면구조와 특성을 도입해 혈액이 인공폐의 존재 자체를 인지하지 못하는 구조를 연구한다.
  
  중점 연구분야인 신규 스텔스 소재는 다양한 혈액 접촉기기로의 적용이 가능하며, 인체 삽입형 인공장기 기술을 한 단계 진보시킬 것이라고 예상된다. 뿐만 아니라 기존의 수처리, 기체분리 분야에 집중되어 있는 국내 분리막 기술을 헬스케어 분야로 폭넓게 확장시키는 분기점 역할을 할 것이다.
  
  

• 기초분야
  유전자 가위에 대응하는 프로테아좀 기반 단백질 가위의 개발
  
  이민재 교수는 프로테아좀의 인공적 진화를 통해 특정 단백질을 선택하여 제거할 수 있는 방안을 개발하고, 이들이 병인성 단백질들을 특이적으로 분해하여 proteopathy 질병의 새로운 치료방법으로 적용 가능함을 증명하는 연구를 진행할 계획이다. 이를 통해 퇴행성 뇌 질환과 같은 다양한 질병 극복에 중요한 전환점을 마련할 것으로 기대된다.
  
  특히 비정상적으로 축적된 다양한 단백질을 downstream에서 해결하는 솔루션을 제공하는 방법으로 성공한다면 기존 유전자 변환보다 안전하며 효과가 높을 것으로 예상된다.
  
  
• 기초분야
  양쪽성 질소-헤테로고리 카빈에 기반한 고효율 올레핀 복분해 촉매 개발
  
  이은성 교수는 기존 친핵성 질소-헤테로고리 카빈(N-heterocyclic carbine, 이하 NHC) 연구의 한계를 뛰어넘어 양쪽성 NHC가 도입된 올레핀 복분해 촉매 합성 및 반응성을 연구하고, 양쪽성 NHC를 바탕으로 하는 최초의 철 바탕의 올레핀 복분해 촉매를 개발할 예정이다.
  
  이를 통해 미래의 촉매 화학 시장에서 차세대 올레핀 복분해 촉매개발의 원천기술을 선점할 수 있다. 양쪽성 NHC시스템의 응용을 통해 촉매제를 값비싼 루테늄 대신 철을 사용함으로써 실제 학술적, 산업적으로 가치 있는 촉매 시스템으로 활용도 가능할 것으로 기대된다.
• 응용분야
  유기 단 분자 소재와 이차원 물질 접합을 활용한 신개념 하이브리드 기능성 전자소자 시스템 개발
  
  왕건욱 교수의 연구과제는 기존과 전혀 다른 수직형 분자 트랜지스터를 제작하고, 이를 기반으로 한 논리소자(NAND/NOR, 인버터)를 세계 최초로 구현하는 것을 목표로 하고 있다. 이 연구로 저전력, 초경량화가 필요한 차세대 전자소자의 주요 소재/소자로 상용될 수 있을 것으로 기대되며, 미래 소자에 대한 원천기술의 확보와 함께 분자전자공학에 중요한 발전을 이룰 것으로 보인다.
  
  2차원의 기능성 전자소재를 만들어 온 부분을 획기적으로 개선하는 매우 도전적이며 창의적 과제로 평가받고 있다.
  
  
• 응용분야
  산소 음이온 산화환원만을 이용하는 신개념 고용량 리튬이차전지 양극소재 개발
  
  이윤정 교수의 과제는 나노사이즈의 촉매 소재가 Li₂O를 감싸는 형태의 물질을 합성함으로써 고에너지 밀도의 양극재를 구현하는 것을 목표로 하고 있다. 이를 통해 리튬이차전지의 용량 확대가 가능해져 모바일 ICT, 전기차, ESS 등에 폭넓게 활용되어 유관산업의 발전과 더불어 차세대 에너지 기술을 선점할 수 있다.
  
  또한, 계면 반응과 촉매, 전기화학에 대한 연구는 공기전지, 촉매화학, 전기화학 소자 분야에 폭넓게 적용될 수 있어 유사학문의 발전에도 기여할 것으로 예상된다.