Nano & Porous Materials Lab.

근육피지옴 연구센터는 급속한 인구 노령화와 만성 대사질환 증가로 인한 근육질환 치료 기술의 필요성을 해결하기 위해 설립된 연구기관으로, 근육다이나믹스 기반 근육질환 제어 핵심표적 및 기전을 규명하고 이를 임상에 적용 가능한 치료 원천기술로 발전시키는 것을 목표로 함. 세포와 동물 모델을 활용하여 운동 효과 핵심표적과 근육-운동신경 및 근육-간 간의 인터렉톰을 연구하며, 근육줄기세포의 비대칭분열 신호전달 기전과 대사질환 단계별 도출된 organokine의 치료 효용성을 검증함. 또한, MOF 기반 물질방출체를 개발하고 합성 및 천연 화합물 라이브러리를 활용하여 근육질환 제어물질을 발굴하며, 임상데이터와 결합해 치료 후보물질의 안전성을 검증하여 신약 개발로 연결함. 본 연구는 근육다이나믹스 연구 분야를 선도하며, 창의적 융합형 연구인력 양성과 의약・제약산업의 혁신적인 발전에 기여할 것으로 기대됨.

2022.05 - 2029.01

본 연구는 금속유기-단위입자(MOP)에 분자광촉매와 이종기능기를 결합하여, 공기 중 이산화탄소를 물 속에서 선택적으로 포집 및 변환할 수 있는 고효율 및 고안정성 광촉매를 개발하는 데 중점을 둠. 이를 위해 MOP 내부에 태양광을 흡수하는 염료와 이산화탄소 집게 역할을 하는 이종기능기를 도입하여, 이산화탄소 변환 효율을 증대하고 분자광촉매의 안정성을 확보함. 기존 광촉매가 유기용매에서만 작동하던 한계를 극복하고, 물 기반 반응 시스템에서도 높은 선택성과 안정성을 유지하며, 공기 중 이산화탄소를 일산화탄소로 변환해 재생 연료 및 고부가가치 화합물 생산에 활용 가능하도록 설계됨. 본 연구는 광촉매 기술의 응용 영역을 확대하고, 새로운 촉매 설계를 통해 균일계와 불균일계 촉매의 장점을 결합한 혁신적인 촉매 소재로 산업적 활용 가능성을 제시하며, 에너지 변환 및 환경 문제 해결에 기여할 것으로 기대됨.

2022.02 - 2025.01

반도체 에칭 및 이온 임플란트 공정에서 사용되는 초고순도 특수가스(HF, Xe, Kr)의 선택적 흡착 기술 및 흡착제 개발을 목표로 한 연구임. MOF(금속-유기 구조체)를 활용하여 불화수소, 제논, 크립톤의 분리 및 농축을 위한 흡착제 후보군을 선정하고, 최적의 기공도와 화학적 작용기를 가진 흡착제를 개발함. 기체상태 불화수소에 포함된 불순물 선택적 제거와 MOF 기반 분리공정의 흡탈착 및 재생 조건을 설계함. Genetic algorithm과 PSO algorithm을 통해 공정 최적화를 수행하고, 경제성 분석과 전과정 평가(LCA)를 통해 공정의 효율성을 검증함. 기대효과로는 MOF를 기반으로 한 Xe 및 Kr 농축 기술이 세계적인 수준으로 인정받을 가능성이 높으며, 기술의 국산화를 통해 희귀가스 수입 의존도를 낮추고 미래 첨단 소재 개발에 기여할 수 있음. 공기분리장치 없이 고순도 특수가스를 생산할 수 있어 시설비 절감이 가능하고, 삼성전자와 SK하이닉스 등 주요 수요처 기반의 안정적 매출이 기대됨. 국산화와 동시에 국제적으로 특수가스 흡착제 기술을 확장하여 반도체 산업의 경쟁력을 강화하고, 국내 공급망 안정화를 통해 특수가스 가격 안정화에도 기여할 전망임.

2023.03 - 2025.02

본 연구는 분자간격 조절 플랫폼 소재 라이브러리 구축을 목표로, 특수가스 분리 및 재생의료 제품 등 다양한 응용 분야에 활용 가능한 다목적 InCube 소재를 개발함. 특수가스 분리 분야에서는 0.2~0.5nm 기공 구조를 갖춘 InCube-120 소재를 설계하여 희귀가스 및 특수가스의 선택적 분리, 농축, 저장 기술을 구현하며, 이를 기반으로 대량생산 최적화와 실용화를 위한 테스트를 진행함. 재생의료 제품 분야에서는 면역성 사이토카인 제거용 InCube-510과 염증성 사이토카인 제거용 InCube-520 소재를 설계하고, 단백질 흡착 성능과 pH 변화에 따른 소재 특성을 검증하여 효율성을 입증함. 개발된 소재 라이브러리는 특수가스 정제 및 운송 장치, 약물 없는 피부질환 치료제, 기능성 의료기기 등 다양한 산업에 응용될 가능성을 가지며, 이를 통해 협력기관과의 연계를 바탕으로 대량생산 체계를 구축하고 사업화를 추진함. 본 연구는 분자간격 조절 기술을 통해 미래산업의 핵심 기반 기술로 자리 잡으며, 광범위한 산업 분야에 기여할 것으로 기대됨.

2022.03 - 2024.02

산업현장에서의 환경 규제와 안전관리 수요에 대응하기 위해, 산업미세먼지 및 화학안전 전문인력 양성 사업이 추진됨. 이 사업은 한국생산기술연구원을 주관으로, 숙명여대, 아주대, 인하대와 같은 대학과의 협력을 통해 5년간 150명의 현장 실무형 전문인력을 양성하는 것을 목표로 함. 교육과정은 산업별 특화된 트랙으로 구성되어 있으며, 정유/석유화학, 철강/발전소, 전기전자, 화학산업 등 주요 산업 분야에 맞춘 맞춤형 커리큘럼을 제공함. 사업은 교육과정 개발, 산학 공동프로젝트, 현장실습, 해외연수 등 다양한 프로그램을 통해 실무 역량을 강화하고, 컨소시엄 기업의 적극적 참여를 통해 교육생들의 취업 연계를 지원함. 이 과정에서 미스매치된 산업미세먼지 및 화학안전 분야의 인력 수급을 개선하고, 중장기적으로 고용 안정성과 기업 경쟁력을 높이는 데 기여할 것으로 기대됨. 더 나아가, 선순환적인 고용 생태계를 구축하고, 타 대학에도 표준 교육 모델을 제시하여 사업성과를 확산시킬 예정임. 해당 사업은 전문 인재 양성과 함께 환경안전 분야의 글로벌 시장 경쟁력 제고에도 중요한 역할을 할 것으로 보임.

2020.02 - 2025.01

타겟 기체 분리 및 정제를 위한 혁신적인 다공성 소재 MOF의 개발이 이 프로젝트의 핵심임. MOF는 제논(Xe)과 크립톤(Kr) 같은 특수가스를 공기 중에서 분리하고 농축하는 데 사용되며, 높은 안정성과 최적의 기공 구조를 가진 소재를 설계하여 반도체 및 디스플레이 산업에 필수적인 특수가스 정제 공정을 혁신적으로 개선함. 연구는 MOF의 설계, 펠렛화, 대량생산 공정 개발 및 경제성 분석까지 포괄하며, 이를 통해 MOF를 활용한 고효율 분리 및 정제 공정의 상용화를 목표로 함. 이 과정을 통해, MOF 기반 분리 공정은 제논/크립톤 시장 점유율의 30%를 확보할 가능성을 가지며 약 8천만 달러 규모의 경제적 가치를 창출할 것으로 기대됨. 또한, MOF 기술은 고순도 네온, 수소 등 다양한 특수가스 응용으로 확장 가능하여, 특수가스의 해외 의존도를 낮추고 반도체 산업의 경쟁력을 강화할 것으로 보임. 더불어, 직접 및 간접 고용 창출로 최소 9명 이상의 일자리 창출 효과도 예상됨. 본 연구는 특수가스 분리 기술의 새로운 표준을 제시하며 산업적, 국가적 가치를 동시에 실현할 혁신적인 연구임.

2021.03 - 2023.11

본 연구는 활성 재생물질의 선택적 및 정량적 방출을 목표로 차세대 기능성 필러 QT-Carrier를 개발하는 데 중점을 둠. 생체 친화적 창고형 담지체를 설계하여 재생물질의 선택적 담지 및 방출 시간을 조절할 수 있는 기술을 구현하고, 칼륨과 시클로덱스트린을 활용한 다공성 구조체를 기반으로 서방출 성능을 최적화함. 담지체는 생분해성 고분자로 코팅되어 방출 지연시간을 정밀하게 조절하며, 히알루론산(HA) 필러 제조공정에 통합하여 담지체 합성과 필러 생산을 단일 공정으로 실현함. 이를 통해 안전성, 효과, 안정성이 차별화된 제품을 개발하며, 조직수복용 생체제재 기술과 화학공학적 기술을 융합하여 국내외 의료기술의 경쟁력을 강화함. 본 연구의 성과는 특허 기반의 독보적 기술을 바탕으로 국내 의료기기 산업의 국가적 위상을 제고하고, 글로벌 시장에서 비약적인 매출 증대와 고용 창출 효과를 기대함.

2022.08 - 2023.07

활성 재생물질의 선택적 및 정량적 서방출을 목표로 차세대 필러 QT-Carrier를 개발하는 연구임. 생체 친화적 담지체와 코팅 기술을 기반으로 재생물질의 선택적 담지와 방출을 조절할 수 있는 시스템을 구축함. 시클로덱스트린과 칼륨을 활용하여 다공성 담지체를 제조하고, 이를 생분해성 고분자로 코팅해 방출 속도를 제어함. 담지체는 히알루론산(HA) 필러 제조 공정에 적용되며, 한번의 공정으로 담지체 합성과 필러 제조가 가능하도록 기술 개발을 완료함. 연구를 통해 차별화된 제조 기술과 독자적인 특허 기반의 필러 제품이 확보될 것으로 예상되며, 조직 수복용 생체제재 기술과 화학공학 기술 융합으로 향후 관련 분야의 전문 인재 배출에 기여함. 결과물은 국내 의료산업의 경쟁력을 높이는 동시에 해외시장 진출 가능성을 열어 매출 증대와 고용 창출 효과를 기대할 수 있음.

2022.05 - 2022.06

이 연구는 3D 다공성 구조체인 Encapsia를 활용하여 항산화 원료의 안정화 기술을 개발하고 이를 기반으로 화장품 제형 및 완제품 개발까지 확장하는 데 초점을 둠. Encapsia는 항산화 물질의 흡방출을 조절할 수 있는 다공성 구조와 표면 개질 기술을 통해 항산화 성분의 안정성을 극대화하며, 스킨, 토너, 로션 등 다양한 제형에 적용 가능하도록 설계됨. 연구 과정에서는 Encapsia 입자의 흡방출 특성과 표면 개질 효과를 최적화하여 비타민 C의 효과적 전달과 항산화 유지 능력을 증대시키는 동시에, 제형 안정성 및 안전성 시험을 수행함으로써 소비자 안전을 보장함. 본 기술은 화장품 스킨케어부터 헤어케어까지 확장 가능하며, 화장품 원료와 완제품 시장에서 경쟁력을 확보하고, B2B 맞춤형 화장품 개발을 통한 새로운 시장 창출로 이어질 것으로 기대됨.

2020.05 - 2022.05

랩인큐브 주식회사는 항산화 성분을 보호하고 선택적으로 전달할 수 있는 신소재 InCube의 개발 및 상용화를 목표로 연구를 진행함. InCube는 약물을 담지, 보호, 방출하는 원천기술로, 상처 보호용 드레싱 패드와 화장품 원료 등 다양한 응용 분야에서 활용 가능하도록 설계됨. 본 연구는 InCube 소재의 생산 공정을 확립하고, 시제품 개발을 통해 항산화 성분의 안정성과 효과를 극대화하며 상용화 가능성을 검증함. 분말, 레진, 연고 등 다양한 형태로 제품 포트폴리오를 확장할 수 있는 기술로, 분자생물학과 화학공학 기술이 융합된 이 연구는 융합형 인재 양성뿐만 아니라, 관련 산업에서의 경쟁력을 강화하고 새로운 시장을 창출할 것으로 기대됨.

2021.04 - 2022.11

본 연구는 항노화 약물전달을 위한 지능형 인캡슐레이션 기술을 개발하여 기능성 필러, 화장품, 건강기능식품, 의료기기 등 다양한 응용 분야에서 활용 가능한 InCube 소재를 설계하고 사업화하는 데 초점을 둠. InCube 소재는 항산화 물질과 같은 기능성 성분을 안정적으로 보호하며 장기간 서방출이 가능하도록 설계되었으며, 필러 제조 공정에서 항산화 물질을 효율적으로 보호하거나, 건강기능식품의 장용성 성분 방출에 적용 가능한 담지체 기술을 포함함. 이 기술은 단순화된 대량생산 공정으로 제조원가 절감을 가능하게 하고, 정밀한 약물 방출 조절과 안정성으로 부작용을 줄여 고령환자의 수술 후 삶의 질을 향상시키는 데 기여함. 또한, 의료기기 코팅 및 체내삽입형 성형물에 적용 가능한 약물 방출제 개발로 응용성을 확장하며, 해외시장에서는 기술력과 가격경쟁력을 바탕으로 시장 점유율 확대와 수출 증대를 기대하고 있음. 본 연구는 고기능성 소재의 상업적 활용과 의료, 화장품, 건강기능식품 분야의 혁신을 선도할 것으로 전망됨.

2021.06 - 2022.05

분자촉매의 고활성과 안정성을 동시에 구현하기 위해 금속유기-단위입자를 활용하는 연구로, 1~2nm 크기의 나노입자인 금속유기-단위입자는 분자촉매를 결합하여 기존 촉매의 안정성과 활성 저하 문제를 극복할 수 있는 대안으로 주목받고 있음. 이 기술은 광촉매, 유기촉매, 전기촉매 등 다양한 화학 반응에 응용 가능하며, 이산화탄소 변환, 오염물 분해, 유기합성 등에서 높은 선택성과 효율을 제공함. 금속유기-단위입자의 크기와 기능기를 최적화하여 촉매의 안정성을 강화하고 재사용 가능성을 높이며, CO2를 연료화합물로 변환하거나 유기합성에서의 활용도를 증대시키는 등 지속 가능성과 경제성을 동시에 확보함. 이러한 기술은 신소재 설계와 응용의 새로운 패러다임을 제시하며, 화학, 에너지, 환경 등 다양한 산업 분야에서 광범위하게 활용될 가능성을 열어줄 것으로 기대됨.

2019.05 - 2022.01

수소 에너지의 생산, 저장, 활용을 혁신적으로 발전시키기 위해 다공성 신소재 개발과 전문 인재 양성을 목표로 하는 연구임. 다양한 다공성 물질을 융합해 고성능 탈수소화 촉매와 전기화학적 저장 시스템을 개발하며, 금속-유기 골격체(MOF), 제올라이트, 금속 산화물 등 새로운 형태의 촉매와 전극 소재를 설계하고 합성함. 이를 통해 수소 에너지를 기반으로 한 전지 시스템의 안정성과 효율성을 극대화하고, 에너지 변환 및 저장 분야의 기술적 한계를 극복하고자 함. 또한, 액상 유기수소 운반체를 활용한 수소 에너지 생산 촉매와 화학·전기화학적 반응에 안정적인 전극 물질을 개발하여 전지 성능을 개선하며, 부반응을 억제하는 가스분리막 기술도 도입함. 이 과정에서 국내외 연구소와의 협력과 해외 선진기술 도입을 통해 글로벌 수준의 핵심 인재를 양성하고, 수소 에너지 기술의 원천특허 확보 및 국내 에너지 문제 해결에 기여할 것으로 기대됨. 연구는 다공성 소재의 설계와 응용을 통해 지속 가능한 수소 경제를 실현하는 데 중점을 두고 있음.

2019.05 - 2020.11

세포배양액의 단백질과 유기영양소를 안정적으로 담지하고 보호할 수 있는 3차원 구조체를 개발하고 이를 필름 및 패치 형태로 제조하는 기술을 목표로 하는 연구임. 저온에서 광자극을 활용하여 구조체를 형성하는 공정을 개발하고, 미세기공을 추가하여 기능성 성분 보호와 물성 조절을 최적화함으로써 연질 및 경질 필름 형태의 다양한 응용 제품을 제작함. 이 기술은 더마코스메틱(Dermocosmetic) 시장과 성형외과, 응급의학과, 피부과에서의 치료용 제품, 피부 미용 및 세포 재생용 마스크와 패치 등의 응용 가능성을 가지며, 단기적으로는 미용 제품에, 장기적으로는 치료제 시장에 적용할 수 있는 사업화 잠재력을 제공함.

2019.04 - 2020.11

광자극에 반응하여 지속적으로 상처수복물질을 방출할 수 있는 하이드로겔 개발은 빛의 조사를 통해 자극에 반응하는 금속유기구조체(MOF)와 생체적합 하이드로겔을 융합한 혁신적인 기술 연구임. 숙명여자대학교의 MOF 제조기술과 (주)원바이오젠의 고흡수성 하이드로겔 기술을 결합하여, 광분해가 가능한 유기링커와 금속이온을 조립해 자극 분해성 물질 전달체를 제작하고, 이를 하이드로겔 내에 균질하게 분산시킴으로써, 상처 치료용 활성화 물질의 정량적이고 지속적인 방출을 가능하게 함. 개발된 제품은 분당서울대학교병원에서 생물학적 안전성 평가를 통해 안전성을 검증받으며, 상처치료 분야에서 지속적이고 능동적인 약물 방출이 가능한 새로운 치료 방법을 제시함. 이 연구는 상처수복 활성화 물질 전달 시스템의 중요한 기반을 마련하며, 향후 상처치료용 의료소재의 상용화와 고도화에 기여할 것으로 기대됨.

2019.05 - 2020.01

광촉매의 효율과 안정성을 혁신적으로 향상시키기 위해 분자광촉매를 금속유기구조체(MOF)에 고정화하고, 이를 플라즈모닉 나노입자와 결합한 새로운 촉매를 개발하는 연구임. 이 기술은 MOF를 통해 분자광촉매의 안정성을 극대화하고, 플라즈모닉 효과로 빛의 에너지를 증폭시켜 촉매 반응성을 향상시키는 데 초점을 둠. 특히, 이산화탄소를 일산화탄소로 변환하는 100% 선택성을 가진 광촉매를 개발하여 연료 재생산에 활용 가능성을 열며, 물분해와 오염물 제거 등 다양한 광반응에도 적용할 수 있도록 설계됨. 나아가 상업화를 목표로 대량생산 공정을 개발하고, 태양광을 활용한 차세대 에너지 변환 기술의 핵심 기반을 구축하여 환경 및 에너지 산업 전반에 기여할 것으로 기대됨.

2016.05 - 2019.04

태양광과 물을 활용하여 고효율 에너지 저장 소재를 개발하고, 이를 통해 지속 가능한 연료변환 기술을 실현하는 연구임. 태양광의 전 스펙트럼을 활용해 물의 산화반응으로 양성자를 생성하고, 이를 다전자 연료변환 기술과 결합하여 포름산, 메탄올, 수소 등 높은 에너지 저장 밀도를 가진 연료를 생산함. 이러한 연료는 기존 배터리 대비 월등히 높은 에너지 밀도를 제공하며, 상업화 가능성이 높은 차세대 에너지 기술로 평가됨. 재료 게놈 설계 플랫폼을 기반으로 소재를 신속하고 정밀하게 설계하여 효율성을 극대화하며, 후보 소재의 검증과 최적화를 통해 상용화 가능성을 제고함. 또한, 연구소와 산업체 간 협력을 통해 기술 융합 가능성을 탐색하고, 국내외 시장 분석과 특허 전략 수립을 통해 조기 상업화를 목표로 함. 이 연구는 에너지와 환경 문제 해결뿐만 아니라 다양한 산업 분야의 소재 경쟁력을 높이고, 국가 신성장 동력을 창출할 혁신적인 플랫폼 기술로 주목받고 있음.

2017.11 - 2018.02

이 연구는 태양광, 물, 이산화탄소를 활용하여 지속 가능한 액체 연료와 수소를 생산하는 새로운 패러다임의 에너지 기술 개발을 목표로 함. 물 산화와 이산화탄소 환원 반응을 체계적으로 설계하고 이를 지원하는 광촉매 및 하이브리드 촉매 시스템을 개발하여, 메탄올 등 액체 탄화수소와 수소 생산의 효율성을 극대화함. 특히, 가시광을 활용한 반응기 설계와 핫전자를 이용한 촉매 활성화 기술을 통해 높은 반응 효율과 선택성을 제공하며, 온실가스 감축과 에너지 문제 해결에 기여할 수 있는 차세대 에너지 변환 시스템을 구축함. 이 기술은 환경 및 에너지 분야에서 국제적 경쟁력을 갖춘 혁신적인 산업화 가능성을 열어줄 것으로 기대됨.

2009.12 - 2010.11

지속가능한 에너지 기술 개발을 통해 국가 첨단과학기술 경쟁력을 강화하고 신성장 동력 산업을 창출하는 것을 목표로 한 연구임. 연구는 담수화 기술, 수소 경제를 위한 기술 개발, 물과 이산화탄소를 활용한 액화 탄화수소 연료 재생 기술 등 세 가지 핵심 분야에 중점을 둠. 이를 위해 담수화 공정의 물리적 기초 모델을 개발하고, 수소 생산과 저장을 위한 혁신적 나노구조 설계를 수행하며, 다공성 소재와 멤브레인을 활용한 연료 변환 기술을 설계함. 또한, 물리, 화학, 재료공학을 통합하는 융합형 교육 프로그램을 운영하여 복합적인 에너지 시스템에 대한 지식과 이론을 학생들에게 제공하고, 고급 에너지 과학기술 인력을 양성함. 이 연구는 지속가능한 에너지 기술을 국가 경쟁력의 기반으로 삼아 첨단 산업을 선도하고 경제적 도약을 이끌어낼 것으로 기대됨.

2008.11 - 2013.07

수소 친화적 전이금속과 나노기공 구조를 결합하여 고용량 수소저장 성능을 구현하는 나노튜브를 개발하는 연구임. 상온과 50기압 이하의 조건에서 무게당 4wt%, 부피당 40kg/m³ 이상의 수소저장 용량을 목표로, 나노튜브 표면에 1nm 수준의 기공을 생성하고, 수소 친화도가 높은 전이금속 촉매를 분산시키는 기술을 확보함. 전이금속의 종류와 촉매 입자의 크기에 따른 수소저장 메커니즘을 규명하고, 나노기공의 구조적 특성을 최적화하여 높은 저장 용량과 효율을 실현함. 본 연구는 수소저장 기술의 상용화와 차세대 에너지 저장소재 개발에 기여할 것으로 기대됨.

2006.03 - 2009.02