산학협력단

• 항공우주공학부 임형준 교수 연구팀, 불확실성 환경에서도 안정적인 에너지 하베스터 구현 

  “불확실성을 고려한 효율적 압전 에너지 하베스터 설계기술 개발”▸경상국립대학교 우주항공대학 임형준 교수팀, 《공학연구성과》에 논문 발표 ▸에너지 하베스터 신뢰성 제고, 계산시간 단축, 실제 제작에 유리한 구조 구현▸“자가구동 센서, 스마트 구조물, 진동 기반 에너지 하베스팅 시스템에 폭넓게 활용”경상국립대학교(GNU·총장 권진회) 우주항공대학 항공우주공학부 임형준 교수 연구팀이 외부 하중, 재료 물성, 작동 주파수의 변화가 있는 환경에서도 안정적으로 성능을 유지할 수 있는 압전 에너지 하베스터 최적설계 기술을 개발했다. 이번 연구는 에너지 하베스터의 신뢰성을 높이는 동시에 계산시간을 줄이고, 실제 제작에 유리한 구조 형상까지 구현했다는 점에서 의미가 크다.압전 에너지 하베스터는 기계적 진동을 전기에너지로 바꾸는 기술로, 무선센서와 자가구동 소자 등에 활용될 수 있다. 하지만 실제 사용 환경에서는 하중과 재료 특성이 일정하지 않아 성능이 쉽게 달라질 수 있다는 한계가 있었다. 연구팀은 이러한 문제를 해결하기 위해 불확실성을 반영한 최적설계 기법을 제안했고, 이를 통해 성능 변동에 덜 민감한 구조를 구현했다. 특히 연구팀은 여러 계산기법을 통합해 기존보다 훨씬 적은 계산으로도 안정적인 설계가 가능함을 확인했다. 하중 불확실성 조건에서는 평균 성능과 안정성이 함께 향상됐고, 기존 방법보다 필요한 계산 샘플 수를 크게 줄여 75% 이상의 계산 효율 향상을 달성했다. 또한 구조 경계를 더 매끄럽게 만들어 응력집중을 줄이고, 실제 제조 가능성도 높였다.임형준 교수는 “이번 연구는 압전 에너지 하베스터 설계에서 불확실성과 제조 가능성을 동시에 고려한 실용적 설계기술을 제시한 데 의의가 있다.”라며 “향후 자가구동 센서, 스마트 구조물, 진동 기반 에너지 하베스팅 시스템 등에 폭넓게 활용될 수 있을 것으로 기대한다.”라고 밝혔다.연구 결과는 《공학연구성과(Results in Engineering)》(IF: 7.9, JCR 상위 3%)에 ‘매끄러운 경계와 계산 비용 절감을 고려한 압전 에너지 하베스터의 효율적·강건 위상 최적화(Efficient Robust Topology Optimization of Piezoelectric Energy Harvesters with Smooth Boundaries and Reduced Computational Cost)’라는 제목으로 3월에 게재됐다. ㅇ 사진 설명: 경상국립대학교 임형준 교수와 기존 기법 대비 응력집중이 완화된 RTO-Smooth 설계의 응력분포 비교 결과.ㅇ 내용 문의: 경상국립대학교 항공우주공학부 임형준 교수 055-772-1589

  2026.04.02 산학협력단

• 나노신소재공학부 김기환·화학과 김윤희 교수 연구팀, 유기태양전지 효율 높이는 신소재 개발 

  신규 고분자로 삼원계 유기태양전지 ‘인터스티셜 연결’ 메커니즘 규명▸경상국립대학교 연구팀, 《케미컬엔지니어링저널》에 논문 발표▸“호환되는 고분자 게스트 도너를 소량 도입…전하 이동 경로 효과적 연결”▸“삼원계 유기태양전지에서 새로운 소재 설계 전략을 제시한 것”경상국립대학교(GNU·총장 권진회) 연구진이 유기태양전지의 성능을 향상시킬 수 있는 새로운 고분자 소재를 개발하고, 이 소재가 전하 이동을 개선하는 작동 원리를 규명했다.경상국립대학교 공과대학 나노신소재공학부 김기환 교수와 자연과학대학 화학과 김윤희 교수 연구팀은 고분자 기반 ‘게스트 도너’ 물질 디티비디티 에스이에이치씨 에잇(DTBDT-SEH-C8)을 새롭게 설계하고 이를 유기태양전지에 적용해 소자 효율을 향상시키는 데 성공했다고 밝혔다. 연구 결과는 화학공학 분야 국제학술지 《케미컬엔지니어링저널(Chemical Engineering Journal)》에 게재됐다. 연구의 제1저자는 김하린 연구원과 홍진웅 연구원이고, 램프사업단 소속 박사후연구원인 초혜원 박사(분자제어연구소), 김윤희 교수(화학과), 김기환 교수(신소재공학부 고분자공학전공) 가 교신저자로 참여했다.유기태양전지는 가볍고 유연하며 대면적 제작이 가능해 차세대 태양전지로 주목받고 있다. 특히 최근에는 두 가지 이상의 물질을 혼합하는 삼원계(ternary) 구조를 통해 효율을 높이려는 연구가 활발하다. 하지만 대부분의 연구는 전자 수용체 물질에 집중돼 있었고, 도너 소재를 보조 성분으로 활용하는 전략은 상대적으로 연구가 부족한 상황이었다.연구팀은 이러한 문제를 해결하기 위해 기존 고분자 도너인 피엠식스(PM6)와 구조적으로 유사하지만 확장된 공액 구조를 갖는 새로운 고분자 물질 ‘DTBDT-SEH-C8’을 설계했다. 이 물질을 소량 첨가하면 에너지 준위가 계단식으로 정렬돼 전하 이동이 더욱 효율적으로 일어날 수 있도록 설계됐다.실험 결과, PM6:Y6 기반 유기태양전지에 약 1%의 DTBDT-SEH-C8을 첨가했을 때 전하 분리와 수집 효율이 동시에 향상되는 것으로 나타났다. 연구팀은 다양한 분석을 통해 이 고분자 물질이 도너와 억셉터 사이에 위치해 전하 이동 경로를 연결하는 역할을 한다는 사실을 확인했다. 특히 나노 스케일 전류 분포를 측정하는 씨 에이에프엠(C-AFM) 분석에서는 첨가된 DTBDT-SEH-C8이 도너와 억셉터 사이에 ‘인터스티셜 연결(interstitial connection)’을 형성해 전하 이동 경로를 개선하는 것으로 확인됐다.이번 연구는 단순히 새로운 소재를 개발하는 데 그치지 않고, 게스트 도너가 삼원계 유기태양전지에서 어떻게 전하 이동을 개선하는지에 대한 물리적 메커니즘을 규명했다는 점에서 의미가 있다. 연구팀은 “구조적으로 호환되는 고분자 게스트 도너를 소량 도입하면 전하 이동 경로를 효과적으로 연결할 수 있다”며 “이번 연구는 삼원계 유기태양전지에서 새로운 소재 설계 전략을 제시한 것”이라고 설명했다.김기환 교수는 “이번 연구를 통하여 삼원계 고분자의 안정성과 성능을 획기적인 증가로 차세대 태양전지인 유기 태양전지의 성능을 대폭 개선했다.”라고 밝혔다.이번 연구는 한국연구재단이 지원하는 GNU 램프사업단, 개인 기본 연구 사업, 2025년 GNU 글로컬 사업단 연구, BK21 GNU지능형첨단소재개척인재양성사업단 지원으로 수행됐다. 연구성과는 에너지·소재 분야 국제학술지 《케미컬엔지니어링저널(Chemical Engineering Journal)》(IF 13.2, JCR 3%)에 3월 12일 온라인 게재됐다(https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1385894726024952). ㅇ 사진 설명: 경상국립대학교 김하린 연구원, 홍진웅 연구원, 초혜원 박사, 김윤희 교수, 김기환 교수(왼쪽부터)ㅇ 내용 문의: 경상국립대학교 김기환 교수 055-772-1651

  2026.04.02 산학협력단

• 경상국립대학교 정종일 교수, “콩의 상식을 뒤엎다” 

  경상국립대학교 정종일 교수, “콩의 상식을 뒤엎다”▸25년 교잡육종 연구의 결정체 Non-GM 신개념 속푸른 검정콩 ‘자양(滋養)’▸생콩에서 비린 맛·항영양 요소 제거, 단맛·고소함·기능성까지 갖춘 프리미엄 품종▸“지금까지 볼 수 없던 실버 푸드, 프리미엄 유아식, 고기능성 환자식 시장 선도할 것”“콩 종주국의 자부심을 다시 세울 역대급 검정콩 품종이 탄생했다.”경상국립대학교(GNU·총장 권진회) 농업생명과학대학 농학과 정종일 교수가 25년의 교잡육종 연구 끝에 검정콩의 치명적 단점을 제거하면서 속푸른 검정콩 고유의 항산화·면역·노화방지·안질환 예방과 같은 장점을 그대로 유지한 미래 혁신형 Non-GM 속푸른 검정콩 품종 ‘자양(滋養)’을 탄생시켰다. ‘자양(滋養)’은 ‘몸을 보하고 성장을 돕는다’는 뜻과, ‘검정콩의 정점’이라는 뜻으로 붙인 이름이다.‘자양’은 성숙 종실에서 비린내를 내는 ‘리폭시게나제’, 인슐린 저항성·염증·구토·설사를 유발하여 식물의 독소단백질로 알려진 ‘렉틴’, 알레르기와 소화억제에 영향을 미치는 ‘쿠니츠 트립신 억제제’의 3가지 단백질이 모두 없다. 또한 장내에서 가스를 유발하고 소화불량을 일으켜 속을 더부룩하게 만드는 난소화성 당 성분인 ‘스타키오스’ 함량이 일반 속푸른 검정콩보다 80% 정도 낮다. ‘자양’은 콩에서 항영양성분에 대하여 열성으로 존재하는 희귀 유전자원, 토종, 품종 간에 25년간 교배와 유용한 형질을 혁신적으로 결합하여 Non-GM 품종으로 개발돼 소비자 신뢰와 안전성을 확보했다. ‘자양’은 생콩에서도 비린 맛이 전혀 없고 자연스러운 단맛과 고소한 맛이 나 기존 검정콩 시장에서 전혀 볼 수 없었던 프리미엄 혁신 검정콩 품종이다. ‘자양’은 소비자 기호성·영양 가치·소화 친화성을 동시에 만족시키는 기능성 식품 소재로 높은 가치를 제공할 것으로 기대된다.정종일 교수는 ‘자양’에 대해 “지난 25년간 연구실에서 흘린 땀방울이 응축된 결정체”라며 “단순한 농작물을 넘어 실버 푸드, 프리미엄 유아식, 고기능성 환자식 시장을 선도할 K-콩의 대표가 될 것”이라고 자신감을 드러냈다. 또한 정종일 교수는 “이번 ‘자양’의 육종 성공으로 검정콩 시장에서 볶거나 삶는 고온 가공 과정을 최소화하여 두유·두부·스낵·비건 단백질 제품 등 기능성 건강식품과 프리미엄 가공식품의 소재로 활용될 수 있다.”라며 “소화 부담이 적어 노년층·영유아·식단 민감층을 포함해 폭넓은 소비자를 타깃으로 고부가가치 건강기능식품의 지형도를 완전히 바꿀 것”으로 기대하고 있다.정종일 교수는 “2025년 3월 17일 국립종자원에 신품종보호등록을 완료한 후, 진주·괴산·단양 4만여 평에서 시험 재배했다. 2026년에는 진주·하동·강진·단양 등 전국적으로 계약 재배를 대폭 늘려갈 계획이다.”라며 “특히 진주에 대규모 첨단 콩 가공 인프라를 구축 중인 ㈜에코맘 산골이유식에 ‘자양’콩을 전용으로 공급하여, 소화 흡수율을 극대화한 프리미엄 유아식과 비건 식품 등 세상을 놀라게 할 차별화된 제품 라인업을 독점 생산할 계획”이라고 밝혔다.용어 설명ㅇ 리폭시게나제(Lipoxygenase) 단백질콩을 날것으로 먹으면 비린내가 난다. 이는 콩에 들어 있는 ‘리폭시게나제’라는 효소 때문이다. 리폭시게나제는 콩 비린내의 주범이다. 분자량은 97KDa(킬로달톤)으로 콩의 불포화지방산을 분해해 콩 비린내의 원인이 되는 알코올, 알데히드, 케톤 화합물을 생성시키는 것으로 알려져 있다. 리폭시게나제는 열을 받으면 없어지기 때문에 콩은 삶거나 볶아서 이용한다. 이 과정에서 몸에 유익한 단백질이나 영양분이 손실되는 단점이 있다.ㅇ 렉틴(Lectin) 단백질당에 특이하게 결합하는 단백질이다. 분자량은 120KDa으로 적혈구 응집, 림프구 세포의 분열 유도, 악성 세포의 응집 등 다양한 역할을 하는 것으로 보고돼 있다. 특히 렉틴은 섭취 시 소화효소에 의해 쉽게 분해되지 않는 특성이 있다. 소화되지 않은 렉틴은 장내의 상피세포와 결합하여 구조와 기능을 손상시키고 장내 환경에 부정적인 영향을 주며 양분의 소화와 흡수를 방해한다. 인슐린 저항성, 세포기능변화, 장누수증후군, 만성염증, 구토, 설사, 메스꺼움, 과민성대장증후군, 위장질환, 피부질환, 자가면역질환, 비만유도, 역류성식도염 등의 증상을 야기하는 것으로 보고되고 있다. ㅇ 쿠니츠 트립신 억제제(Kunitz Trypsin Inhibitor(KTI)) 단백질인체에는 단백질 흡수 시 단백질을 분해하는 트립신이라는 효소가 있는데 만약 이 효소가 없거나 효소의 기능을 저해하는 물질이 존재할 경우 정상적으로 소화할 수 없게 된다. 열로 가공하지 않은 콩에는 트립신의 작용을 억제하는 트립신 억제제가 존재하는데 이들 가운데 KTI 단백질이 대부분의 억제작용을 한다. KTI 단백질의 분자량은 21.5KDa이다. 181개의 아미노산으로 구성돼 있으며 알레르기 및 소화억제 작용을 일으켜 소화기능을 떨어뜨리고 췌장비대 현상을 일으킨다. 100분간 가열할 때 60도에서는 41.4%, 80도에서는 21.9%의 KTI 단백질이 남아 있으며 100도에서 50분간 가열 후에는 7.1%가 남는 것으로 알려져 있다. ㅇ 스타키오스(Stachyose)‘스타키오스’ 성분은 대표적인 난소화성 올리고당 성분이다. 사람의 장내에서 분해·흡수되지 않으며 가스와 장내 불편을 유발하고 소화기능을 떨어뜨린다. ㅇ 교잡육종교배(교잡)가 가능한 식물의 종 내에서 특징이 서로 다른 모본을 선발하여, 유전법칙에 근거하여 여러 유용한 특징을 가진 자손을 선발·고정시켜 우수한 품종을 육종하는 기술이다. 교잡육종으로 개발한 품종은 유전자 조작이 아니기 때문에 인체 유해성 논란이 전혀 없다. ㅇ 사진 설명: 경상국립대학교 정종일 교수, 자양콩 종자, 자양콩 육종 계보ㅇ 내용 문의: 경상국립대학교 농학과 정종일 교수 055-772-1872

  2026.03.09 산학협력단

• 김명옥 교수팀, “알츠하이머병·파킨슨병 동시 치료…차세대 펩타이드 신물질 세계 최초 개발” 

   “알츠하이머병·파킨슨병 동시 치료…차세대 펩타이드 신물질 세계 최초 개발”▸경상국립대학교 김명옥 교수팀, 9개 서열 펩타이드 퇴행성뇌질환 치료효과 입증▸“α-syn·신경염증·산화스트레스 동시 억제”…다중기전 제어 신개념 치료 전략▸패러다임 전환으로 기존 의학적 치료 한계 돌파한 ‘국산 원천기술’경상국립대학교(GNU·총장 권진회) 자연과학대학 생명과학부(응용생명과학부) 김명옥 교수 연구팀이 파킨슨병의 병리 진행을 근본적으로 억제할 수 있는 차세대 기능성 펩타이드 치료물질을 세계 최초로 개발했다. 이미 이 펩타이드는 알츠하이머병에서 치료 효과를 확인했고 난치성질환인 알츠하이머병과 파킨슨병을 동시에 치료할 수 있음을 세계 최초로 밝혔다. 김명옥 교수는 권리성 강한 원천기술을 이미 확보하고 상용화를 위한 기술이전을 추진 중이라고 밝혔다.김명옥 교수팀은 아디포넥틴과 구조·기능적으로 유사한 단백물질에서 기능이 뛰어난 최소 서열만을 추출한 9개 서열 펩타이드를 설계·합성했다. 이 9개 서열 펩타이드 신물질은 이미 알츠하이머병에서 치료 효과를 확인했다. 혈액뇌장벽 통과가 용이하고 독성이 없었으며 알츠하이머병의 특성인 인지기능 향상, 플라그 억제 등 모든 병리학적 현상을 억제했다. 미국, 유럽, 중국에 권리성 강한 원천기술로 특허 등록됐으며 주된 퇴행성 뇌질환인 알츠하이머병과 파킨슨병 치료용으로 특허 청구항에 이미 삽입됐다. 하나의 치료물질로 2마리 토끼를 동시에 잡은 것이다.알츠하이머병과 동시에 파킨슨병의 운동능력 저하, 알파시누클레인(α-synuclein(α-syn)) 응집, 신경염증, 산화스트레스라는 파킨슨병의 핵심 병리 축을 동시에 표적하는 펩타이드 기반 치료 물질이다. 김명옥 교수 연구팀은 파킨슨병 형질전환 마우스 모델에서 해당 펩타이드 투여 시 α-syn 감소, 도파민성 신경인자 복원, 염증성 신호 완화, 운동 기능 개선 등을 확인했으며, 이는 파킨슨병 치료 물질 개발에 새로운 길이 열린 것으로 평가된다.김명옥 교수에 따르면, 이번 펩타이드 치료 물질은 소형 기능성 서열 기반으로 설계되어 약물학적 최적화, 대량 생산, 원료의 표준화가 용이하고 질환 타깃이 분명하여 치료 효과가 뛰어나며 신경염증과 산화스트레스가 공통 병인으로 작용하는 다양한 뇌질환으로 확장 가능성이 높으며 향후 공인된 약력·약동학 분석 등으로 임상 적용 범위를 확대할 계획이라고 밝혔다.   김명옥 교수팀의 논문은 세계적 전문가들의 수차례 심사를 거쳐 파킨슨병의 다중 병리 기전을 동시에 제어할 수 있는 새로운 치료 패러다임을 제시한 연구성과로 인정받아 국제 학술지 《의생명의학 저널(Journal of Biomedical Science)》(IF: 13, 의학 분야 JCR 상위 4%에 해당)에 2월 3일 온라인 게재됐다.* 논문명: 9-amino-acid peptide alleviates α-synuclein and MPTP-induced glial cell activation mediated neuroinflammation, protecting dopaminergic neurons in Parkinson's disease mice brain(9개 아미노산으로 구성된 펩타이드는 α-시누클레인 및 MPTP에 의해 유발된 신경교세포 활성화로 인한 신경염증을 완화하고 파킨슨병 마우스 뇌의 도파민성 신경세포를 보호)* 저자: 책임교신저자 김명옥 경상국립대학교 교수, 1저자 최경환 네덜란드 마스트리히트대학교 박사, 강민화 박사과정생 등 총 7명또한 파킨슨병 치료제 상용화를 염두에 두고 이미 미국, 유럽, 중국에 특허등록을 완료했다. 이 특허의 주된 내용이 세계적인 학술지에 논문으로 게재됨으로써 권리성 강한 이 기술의 원천성은 더욱 강화될 것으로 기대된다.파킨슨병(PD, Parkinson’s disease)은 알츠하이머성 치매, 뇌졸중과 더불어 3대 뇌질환 중 하나로, 뇌의 흑색질(Substantia nigra) 부위의 신경세포 손상으로 인한 도파민 생성의 감소로 인해 근육의 떨림, 경직, 느린 자발적 운동 및 균형 유지의 어려움을 특징으로 한다. 중증 이전에 진단할 수 있는 방법은 없으며 퇴행성 뇌질환인 알츠하이머병과 달리 젊은 층에서도 많이 발생하는 것으로 알려져 있어 경제적·사회적 손실이 매우 큰 질병이다. 병리학적으로는 흑색질의 도파민성 신경세포 소실과 함께 α-syn의 비정상적 응집, 신경염증, 산화적 스트레스 증가가 핵심 기전으로 알려져 있다. 지금까지 파킨슨병 치료 전략은 크게 두 갈래로 나뉘어 왔다. 첫째, 도파민을 보충하거나 도파민 분해를 억제해 증상을 완화한다. 둘째, α-syn을 직접 제거하거나 응집을 억제하기 위한 면역치료·유전자치료 등 병인 표적 접근이다. 그러나 도파민 보충 요법은 질병 진행을 근본적으로 막지 못하며 장기 투여 시 이상운동증 등의 부작용이 발생할 수 있다. α-syn을 직접 표적하는 전략 역시 혈액뇌장벽 통과, 면역 부작용, 표적 특이성 문제 등 해결 과제가 남아 있다. 이러한 한계를 의식해 연구자들은 α-syn 응집, 신경염증, 산화스트레스라는 핵심 병리 축을 동시에 조절할 수 있는 다중 기전 기반 접근에 주목해 왔다.문제는 단일 병인만을 억제해서는 파킨슨병의 복합적 진행 과정을 충분히 제어하기 어렵다는 점이다. α-syn 축적은 미세아교세포(Iba-1)와 성상교세포(GFAP)를 활성화시키고, p-NF-κB, TNF-α, IL-1β 등의 염증성 사이토카인을 증가시켜 신경염증을 유도한다. 동시에 산화적 스트레스가 심화되면서 Nrf-2/HO-1 항산화 신호가 저하되고, 이는 다시 도파민성 신경세포 손상을 가속화하는 악순환을 형성한다. 따라서 α-syn 응집 억제와 더불어 염증 및 산화스트레스 경로를 함께 조절하는 전략이 핵심으로 떠오르고 있다.이에 김명옥 교수 연구팀은 파킨슨병의 핵심 병인인 α-syn 응집과 신경염증을 동시에 조절할 수 있는 치료 전략을 수립한 후, 아디포넥틴과 구조·기능적으로 유사한 식물 유래 단백물질로부터 독성이 없고 생리활성이 유지되는 최소 기능 서열을 선별해 9개 아미노산으로 구성된 펩타이드를 합성하고, 그 신경보호 가능성을 체계적으로 검증했다. in vitro SH-SY5Y 세포모델(MPTP 처리 및 α-syn A53T 형질감염)의 세포 생존율·세포독성·caspase-3/7 활성 분석, in vivo 두 가지 파킨슨병 동물모델(NSE-hαSyn 형질전환 마우스, MPTP 유도 마우스)의 행동실험(open field, pole test, rotarod, wire hang test)을 통해 9개 서열 펩타이드의 치료 효과를 확립했다.동물 실험 결과, 9개 서열 펩타이드 투여군은 뇌의 선조체와 흑색질에서 α-syn 축적이 현저히 감소하고, 도파민성 신경표지자인 TH, DAT, VMAT2 발현이 회복됐으며, GFAP, Iba-1, p-NF-κB, TNF-α, IL-1β 등 신경염증 인자가 크게 감소했다. 동시에 Nrf-2/HO-1 항산화 신호경로가 활성화되어 산화적 스트레스가 완화됐고, 결과적으로 운동 기능과 균형 능력이 정상 수준에 가깝게 회복되는 것을 확인했다. 특히 9개 서열 펩타이드는 α-syn 응집 억제, 신경염증 완화, 항산화 방어체계 회복이라는 다중 기전을 동시에 조절하여, 치료 가능성을 입증했다.김명옥 교수는 “이번 연구는 9개 서열의 펩타이드가 α-syn 응집, 신경교세포 활성화, 산화스트레스라는 파킨슨병의 핵심 병리 축을 동시에 제어할 수 있음을 처음으로 종합적으로 증명한 것이다. 특히 Nrf-2/HO-1 항산화 신호와 염증성 NF-κB 경로를 함께 조절함으로써 신경세포 보호와 운동 기능 회복을 동시에 달성했다는 점에서, 발병 후 진행 억제와 기능 회복을 동시에 노릴 수 있는 ‘다중기전 원천 플랫폼’으로 확장 가능하다.” 라고 설명했다.이번 성과는 파킨슨병에 대한 치료제가 없는 현시점에 뚜렷한 파킨슨병의 근본 병리를 표적으로 하는 차세대 펩타이드 치료제 개발의 기반을 마련했다는 점에서, 퇴행성 뇌질환 극복을 위한 핵심 원천기술로 발전할 것으로 기대되며 전임상과 임상 1상을 완료하면 알츠하이머병은 전임상과 임상 1상 없이 임상 2상으로 알츠하이머병과 동시에 진행할 수 있는 큰 장점을 가지고 있다고 밝혔다. 또한 충분한 자금만 확보된다면 제품화·상용화에 꼭 성공할 수 있다는 자신감을 드러냈다. 현재 김명옥 교수는 ‘글로벌 알츠하이머병 선도연구센터’를 추진 중이다. 사람 사후뇌 등 인체 샘플이 풍부하며 노벨생리의학상에 버금가는 우수한 연구성과를 내고 있고, 알츠하이머병에서 세계 최고 수준의 연구그룹이 형성되어 있는 네덜란드 마스트리히트대학과 공동연구가 가속화될 경우 오가노이드-어셈블로이드, 인체모사 3D 인공뇌 모델링 등을 통한 전임상-임상 간격을 좁혀 상용화를 더욱 가속화시킬 수 있다고 확신하고 있다.김명옥 교수는 책임교신저자로 국외 300여 편의 논문을 출간했으며, 특히 산학역량 부문에서 기초연구(논문)를 사장시키지 않고 기초연구를 바탕으로 원천기술개발로 이어져 미국 특허등록 6건을 포함하여 영국, 독일, 프랑스, 중국 등에 70여 건, 바이오 분야에서 20억 원에 기술이전(주발명자, 기술개발자) 했다 (과학기술정보통신부 최우수 성과 선정). 또한 인재 양성에도 힘써 박사학위 39명을 배출(지도교수)했다. 특히 이번 연구에는 제1저자로 참여한 세계 최고의 알츠하이머병 연구그룹에서 박사학위를 받은 네덜란드 마스트리히트대학(Maastricht Univ.)의 최경환, 경상국립대학교 토종 강민화 박사과정생이 참여했다. 김명옥 교수는 24시간 365일 줄곧 연구 생각만 하면서 지난 30년간 퇴행성 뇌질환, 알츠하이머병 연구에 올인해 오고 있다. 알츠하이머병 원인 규명-조기진단-예방 백신-치료로 이어지는 연구를 지속하고 있으며 최근에는 사람 혈액에서 손쉽게 조기진단 할 수 있는 특정 서열 기반 분자타깃(코로나 PCR 진단과 같은 기법)으로 정확도·고감도·민감도가 뛰어난 기술을 개발하여 TRL 7단계(TRL 8단계가 제품화·상용화 단계임)까지 화보했다. 백신은 epitope 기술, 치료제는 9개 서열의 펩타이드가 제품화·상용화될 수 있다고 자신감을 드러냈다. 김명옥 교수는 “충분한 자금만 확보된다면 노벨생리의학상에 버금가는 성과를 창출할 수 있다.”라고 밝혔다. 이번 연구성과는 과학기술정보통신부(한국연구재단) 및 ㈜알츠코리아의 지원을 받아 수행됐다.[간추린 내용]“경상국립대학교, 파킨슨병 9개 서열 펩타이드 치료 물질 세계 최초 검증”☞ 왜 중요한가? — 파킨슨병, 아직 ‘질병 진행을 멈추는 치료제’는 없다파킨슨병은 알츠하이머병 다음으로 흔한 대표적 신경퇴행성 질환으로, 전 세계 수백만 명이 앓고 있다. 손 떨림, 근육 경직, 느린 움직임, 균형 장애가 점차 악화되며 삶의 질을 크게 떨어뜨린다. 현재 치료제는 주로 부족한 도파민을 보충하는 방식이어서 증상을 일시적으로 완화할 뿐, 병의 근본 원인인 α-synuclein(알파시누클레인) 응집과 신경염증, 산화적 스트레스를 막지는 못한다. 장기 투여 시 약효 감소와 부작용 문제도 있다.☞ 무엇을 해냈나? — 세계 최초 ‘다중 병리 동시 제어’ 펩타이드 개발경상국립대학교 김명옥 교수 연구팀은 파킨슨병의 핵심 병리 축을 동시에 조절할 수 있는 9개 아미노산 펩타이드를 개발했다. 이 펩타이드는 α-syn 축적을 줄이고, 신경염증을 억제하며, 산화적 스트레스를 완화하는 다중 기전 신경보호 효과를 갖는다. 파킨슨병 마우스 모델에 투여한 결과, 뇌 속 독성 α-syn이 감소하고 도파민 신경세포가 회복되었으며, 운동 능력과 균형 기능이 눈에 띄게 개선됐다. 세포 실험에서도 세포 사멸이 줄고 생존율이 증가하는 효과가 확인됐다.☞ 어떻게 가능했나? — 최소 기능 서열 기반 정밀 설계이 펩타이드는 아디포넥틴과 구조·기능적으로 유사한 단백질에서 핵심 기능 서열만을 추출해 만든 것이다. 연구팀은 9개 아미노산으로 구성된 최소 기능 단위를 설계해 생리활성은 유지하면서 안정성을 높였다. 그 결과, 활성화된 미세아교세포와 성상교세포 억제하고, 염증성 신호를 낮추며, 항산화 경로를 활성화하는 것이 확인됐다. 즉, 단일 표적이 아니라 복합 병리 과정을 동시에 조절하는 전략이 효과를 입증한 것이다.☞ 앞으로는 어떻게 될까? — 상용화와 글로벌 확산 기대김명옥 교수팀은 이번 펩타이드 기술을 기반으로 약물학적 최적화와 장기 안전성 평가를 진행 중이며, 글로벌 공동연구 및 기술이전도 추진하고 있다. 해당 연구 결과는 국제 학술지 《의생명의학 저널(Journal of Biomedical Science)》에 게재되어 학문적 가치를 인정받았다. 연구팀은 “기존의 도파민 보충 치료를 넘어, 질병 진행 자체를 늦추거나 억제할 수 있는 새로운 치료 패러다임을 제시했다”고 밝혔다. 파킨슨병에 대한 치료제가 없는 현시점에 뚜렷한 파킨슨병의 근본 병리를 표적으로 하는 차세대 펩타이드 치료제 개발의 기반을 마련했다는 점에서, 신경퇴행성 질환 극복을 위한 핵심 원천기술로 발전할 것으로 기대되며 전임상과 임상 1상을 완료하면 알츠하이머병은 전임상과 임상 1상 없이 임상 2상으로 알츠하이머병과 동시에 진행할 수 있는 큰 장점을 가지고 있다고 포부를 밝혔다. ✅ 요약 한 줄: 경상국립대학교가 개발한 9개 서열 펩타이드는 알츠하이머병과 동시에 α-syn 응집과 신경염증을 동시에 억제해 파킨슨병 진행을 늦출 수 있는 차세대 다중기전 치료 물질이다.ㅇ 사진 설명: 경상국립대학교 김명옥 교수, 최경환, 강민화(왼쪽부터)[그림 1] (A–F) NSE-hαSy 마우스에서의 행동실험 결과: open field test, wire hang test, pole test, rotarod test를 통해 9개 서열 펩타이드 투여군에서 운동 거리 증가, 낙하 지연 시간 증가, 하강 시간 감소, 균형 유지 시간 증가 등 운동 기능 개선 확인[그림 2] (A–F) MPTP 유도 마우스에서의 행동실험 결과: open field test, wire hang test, pole test, rotarod test를 통해 9개 서열 펩타이드 투여군에서 운동 거리 증가, 낙하 지연 시간 증가, 하강 시간 감소, 균형 유지 시간 증가 등 운동 기능 개선 확인[그림 3] (A–E) NSE-hαSyn 마우스 선조체 및 흑색질에서 9개 서열 펩티이드 투여에 따른 α-syn 발현 감소 및 도파민성 신경표지자(TH, DAT, VMAT2) 회복을 Western blot으로 확인ㅇ 내용 문의: 경상국립대학교 김명옥 교수 055-772-1345, 2655. 강민화 박사과정생 8563-7499

  2026.02.19 산학협력단

• “페로브스카이트 블루 LEDs 성능 및 안정성 획기적 향상” 

  “페로브스카이트 블루 LEDs 성능 및 안정성 획기적 향상”▸‘고성능 디스플레이용 준-2차원 페로브스카이트 첨가제 기술’ 개발▸경상국립대학교 나노신소재융합공학과 김기환-이태경 교수 공동연구팀경상국립대학교(GNU·총장 권진회) 공과대학 나노신소재융합공학과 김기환 교수가 ‘고성능 디스플레이용 준-2차원 페로브스카이트 첨가제 기술’을 개발하여 페로브스카이트 블루 LEDs 성능 및 안정성을 획기적으로 향상시키는 데 성공했다.경상국립대학교 나노신소재융합공학과 김기환 교수와 이태경 교수 공동연구팀은 차세대 디스플레이로 각광받는 준-2차원 페로브스카이트에 금속 할라이드 염화 이트륨(YCl3)과 염화 아연(ZnCl2) 2종의 첨가제를 도입하여 고성능의 LEDs 소자를 개발했다. 이는 발광 효율과 수명이 눈에 띄게 개선되어 차세대 디스플레이 구현에 대한 가능성을 높인 것으로 평가받는다. 이를 계기로 선명한 청색을 표현할 수 있는 LED 개발 수준을 높인 것으로 평가받는다. 경상국립대학교 김기환, 이태경 교수 연구팀은 한국화학연구원 신윤섭 선임연구원과 공동으로(제1저자 경상국립대학교 분자제어연구소 신광용(석사 졸업), 경상국립대학교 박상욱, 경상국립대학교 윤동환) 차세대 디스플레이 재료의 박막화 기술 개발에 힘을 보탰다.이 연구는 준-2차원의 CsPbBr/Cl3 납 할라이드 페로브스카이트에 염화 이트륨과 염화 아연을 도입하여 결정이 석출되는 속도를 비교하여 금속 할라이드 첨가제의 용해도가 박막화 공정에서 미치는 영향을 제시했다.그 결과, 불필요한 결정의 성장이 억제되어 기존에 비해 발광 스펙트럼 선폭이 좁아졌고, 2D 결정을 타깃으로 한 결함을 제어하여 발광 특성을 개선했다. 염화 이트륨과 염화 아연의 농도를 최적화하여 함께 도입할 때 최대 외부양자효율(EQE)이 5.06%에서 8.87%로 대폭 향상됐고, 최대 전류효율(CE)은 5.99 cd A-1에서 10.26 cd A-1로 관측됐다.김기환 교수는 “이번 연구에서 준-2차원 페로브스카이트에 금속 할라이드 기술을 적용하여 페로브스카이트 안정성과 성능이 획기적으로 증가함으로써 차세대 디스플레이인 페로브스카이트 LEDs 성능을 대폭 개선했다.”라고 말했다.이번 연구는 한국연구재단이 지원하는 GNU 램프사업단, 개인 기본 연구 사업, 한국에너지기술평가원이 지원하는 지역원자력산업 기반 에너지기술공유대학, BK21 GNU지능형첨단소재개척인재양성사업단 지원으로 수행됐다.연구성과는 에너지·소재 분야 국제학술지 《에이씨에스 에너지 레터스(ACS Energy Letters)》(IF: 18.9, JCR 4.5%) 표지논문으로 2월 10일 온라인 게재됐다(https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acsenergylett.5c04084).이는 고효율 및 고수명 청색 페로브스카이트 LED를 구현할 수 있는 방향을 제시하며, 차세대 디스플레이 및 광전자 소자 분야로의 확장을 기대하고 있다.ㅇ 사진 설명: 경상국립대학교 신광용 연구원 공동제1저자, 박상욱 학생 공동제1저자, 윤동환 학생 공동제1저자, 이태경 교수 공동 교신저자, 김기환 교수 공동 교신저자, 한국화학연구원 신윤섭 선임연구원 공동 교신저자(사진 왼쪽부터). ㅇ 내용 문의: 경상국립대학교 김기환 교수 055-772-1651

  2026.02.19 산학협력단

• “결핵 감염 시 숙주의 면역 반응이 중증 결핵으로 진행되는 기전 규명” 

  “결핵 감염 시 숙주의 면역 반응이 중증 결핵으로 진행되는 기전 규명”▸중증 결핵 진행의 핵심 열쇠 ‘폐 내 호중구/T세포 비율’과 ‘골수 내 GMP 확장’ 규명▸경상국립대학교-연세대학교 공동연구팀, 국제학술지 《IJBS》 게재▸중증 결핵 마우스 모델을 통해 공통 면역 병리 기전 확인국내 연구진이 결핵 감염 시 숙주의 면역 반응이 중증 결핵으로 진행되는 과정을 결정짓는 핵심 기전을 상세히 규명했다. 경상국립대학교(GNU·총장 권진회) 의과대학 미생물학교실 권기웅 교수(제1저자)와 연세대학교 의과대학 미생물학교실 신성재 교수(교신저자), 김홍민 박사(제1저자) 공동연구팀은 중증 결핵 마우스 모델을 활용한 비교 분석을 통해 폐 내 호중구 대 T세포 비율(N/T ratio)과 골수 내 호중구-단핵구 전구세포(GMP)의 확장이 결핵의 중증도를 결정하는 결정적 지표임을 입증했다. 이번 연구 성과는 국제 저명 학술지인 《국제 생물과학 저널(IJBS, International Journal of Biological Sciences》 2월호에 게재됐다.연구팀은 중증 결핵 마우스 모델이 감염 초기에는 저항성 모델과 유사한 세균 수치를 보이다가, 특정 시점 이후 급격한 괴사성 폐 병변과 세균 증식을 보이는 현상에 주목했다. 분석 결과, 중증 결핵으로 진행되는 과정에서 공통적으로 제1형 인터페론(Type I IFN) 신호 전달이 강화됐으며, 이는 혈청 내 G-CSF 수치 상승과 골수 내 GMP 세포의 비정상적인 확장을 유도했다. 이러한 골수 수준의 변화는 폐 내로 과도한 호중구가 유입되게 만들어 N/T 비율의 불균형을 초래하고, 결국 심각한 폐 조직 파괴로 이어진다는 사실을 확인했다.  특히 연구팀은 항체 치료를 통해 호중구를 선택적으로 제거하거나 제1형 인터페론 신호를 차단했을 때, 폐 내 N/T 비율이 정상화되면서 세균 증식이 억제되고 염증 지표가 개선되는 것을 확인하여 호중구 조절이 중증 결핵 치료의 유효한 표적이 될 수 있음을 입증했다. 또한 마우스 모델별로 노화나 BCG 백신 접종이 GMP 확장 및 N/T 비율에 미치는 영향이 각기 다르게 나타남을 밝혀내어, 숙주의 유전적 배경에 따른 차별화된 보호 기전을 제시했다. 이는 향후 환자 개별 특성에 맞춘 정밀한 결핵 예방 및 치료 전략 수립에 중요한 단서가 될 것으로 보인다(그림1).이번 연구는 중증 결핵 환자에서 관찰되는 과도한 염증 반응의 원인을 골수의 조혈 작용부터 폐 국소 부위의 세포 구성 변화까지 통합적으로 설명해 냈다는 점에서 큰 의의가 있다. 연구진은 “이번 연구 결과는 중증 결핵의 진행을 예측할 수 있는 바이오마커로서 폐 내 N/T 비율의 중요성을 확인했을 뿐만 아니라, 골수-폐 축(Bone marrow-Lung axis)을 표적으로 하는 새로운 숙주 지향 치료법(Host-Directed Therapy) 개발의 가능성을 시사한다.”라고 말했다.한편, 이번 연구는 한국연구재단 중견연구, 한국생명공학연구원 주요사업, 국립보건연구원의 결핵균의 생존에 영향을 주는 표적 발굴 기반 확보 및 이를 활용한 항결핵제 후보물질 개발 과제의 지원을 받아서 수행했다.ㅇ 사진 설명: 경상국립대학교 의과대학 권기웅 교수와 김홍민 박사(왼쪽부터)ㅇ 내용 문의: 경상국립대학교 권기웅 교수 055-772-8087

  2026.02.19 산학협력단

• 최명룡 교수팀, 폐수 정화와 암모니아 생산 동시 실현 

  경상국립대학교 최명룡 교수팀, 폐수 정화와 암모니아 생산 동시 실현▸서로 다른 금속 섞어 만든 ‘고엔트로피 페로브스카이트’ 촉매로 간편하게 해결▸오염물질을 정화하면서 동시에 전기를 만들어내는 친환경 기술경상국립대학교(GNU·총장 권진회) 자연과학대학 화학과 최명룡 교수(광화학 나노소재 전문 핵심연구지원센터장) 연구팀이 폐수 속 질산염을 암모니아로 바꾸는 친환경 촉매를 개발해 세계적 재료과학 저널 《머티리얼즈 투데이(Materials Today)》(IF:22)에 연구성과를 게재했다.이번 연구에서 주목할 점은 ‘고엔트로피 페로브스카이트 산화물’이라는 새로운 구조다. 연구팀은 코발트(Co), 니켈(Ni), 철(Fe), 란타넘(La), 망간(Mn) 등 5가지 금속을 하나의 산화물 구조에 정밀하게 배치해 전기화학 반응에 최적화된 촉매를 만들었다.이 소재는 마치 ‘금속 버전의 칵테일’처럼 다양한 금속의 특성을 결합해 기존 촉매보다 더 강하고 효율적인 반응을 일으킨다. 특히, 이 금속들이 엮이며 나타나는 ‘스핀-글라스’ 상태는 전자의 흐름과 반응 경로를 유연하게 조절할 수 있어 폐수 속 질산염을 안정적으로 암모니아로 바꾸는 데 유리하다.암모니아는 비료뿐만 아니라 미래 에너지 자원으로도 각광받는 물질이다. 이번에 개발된 촉매는 높은 암모니아 선택성과 낮은 전력 소비, 긴 시간 동안 안정적으로 작동하는 특성을 동시에 갖춰, 에너지와 환경을 함께 고려한 기술로 평가받고 있다.최명룡 교수는 “폐수에 포함된 질산염은 수질오염의 주요 원인 가운데 하나지만 이를 자원으로 바꾸는 시도가 최근 활발해지고 있다.”라며 “이번 연구는 단순한 오염물질 제거를 넘어 자원순환과 에너지 회수까지 연결할 수 있는 차세대 친환경 기술이다.”라고 말했다.이번 연구는 교육부 기초과학연구역량강화사업 재원으로 한국기초과학지원연구원(KBSI) 국가연구시설장비진흥센터(NFEC)의 지원을 받아 수행했다.ㅇ 사진 설명: 경상국립대학교 이성보 석·박사통합과정, 띠따기리 자야라만 박사, 최명룡 교수(왼쪽부터)ㅇ 내용 문의: 경상국립대학교 화학과 최명룡 교수 055-772-1492

  2026.02.19 산학협력단

• 명노신 교수, 열역학 제2법칙 충족 ‘비훅 탄성 모델’ 개발 

  경상국립대학교 명노신 교수, 열역학 제2법칙 충족 ‘비훅 탄성 모델’ 개발▸볼츠만의 통찰 재해석…미시적 거대분자 운동과 거시적 흐름 잇는 ‘가교’ 제시▸연성 물질 연구의 새 지평…고분자·바이오·우주항공 첨단 소재 산업 응용 기대▸유체물리 분야 세계 탑 저널 《유체물리》 1월호에 연구 결과 게재경상국립대학교(GNU·총장 권진회) 우주항공대학(CSA) 명노신 교수가 볼츠만(Boltzmann)의 확률 기반 통계역학을 확장하여 ‘비훅(non-Hookean) 탄성 모델’을 개발하며, 연성 물질(Soft Matter)과 복잡 유체(Complex Fluids) 분야 연구의 새로운 전기를 마련했다.이번 연구는 150여 년 전인 1872년 볼츠만이 정립한 ‘이득-손실’ 확률 개념을 재해석하여, 350년 역사를 지닌 기존의 선형적 ‘훅(Hookean) 탄성 모델’을 비선형 체계로 확장한 성과이다. 연구결과는 유체물리 분야의 세계 탑 저널인 《유체물리(Physics of Fluids)》 1월호에 게재됐다.점성과 탄성을 동시에 가진 연성 물질은 액체처럼 흐르면서도 고체와 같은 탄성을 지닌 물질로, 샴푸·화장품 등 생활용품부터 혈액·고분자 용액까지 우리 주변에 널리 존재한다. 그간 전 세계 연구진이 이 연성 물질의 거동을 설명하기 위해 다양한 이론과 모델을 제시해 왔으나, 대부분 특정 조건에서만 유효하거나 물리적 모순을 일으키는 한계가 있었다. 이론의 핵심인 ‘볼츠만 형 비훅 탄성 모델’은 거대분자의 비선형적 변형 거동을 물리적으로 가장 정밀하게 구현했다. 이 모델은 단순히 수학적 유도를 넘어, 열역학 제2법칙에 기반하여 거대분자의 소산 메커니즘을 엄밀하게 구현했다. 특히 ‘누적량 전개 기반의 균형 폐쇄 기법’을 도입하여, 비평형 확률 함수가 항상 양(+)이 되도록 이론적 무결성을 확보했다.이러한 이론적 엄밀성은 1955년 이태규 박사의 리-아이링 이론이 지녔던 연성 물질 해석의 한계를 넘어섰을 뿐만 아니라, 점탄성 유체 분야의 난제였던 ‘높은 바이센베르크 수 문제(HWNP)’를 해결하는 결정적 실마리가 되었다. 변형이 급격할 때 붕괴하는 기존 이론과 모델들의 불안정성 원인을 규명하고 그 극복 방안을 제시한 것이다. 이로써 극한의 비평형 유동 조건에서도 안정적이고 정확한 해를 도출할 수 있는 견고한 이론적 토대가 마련됐다.동시에 연성 물질과 복잡 유체의 핵심 요소인 ‘연성 매개변수’에 엄밀한 물리적 의미를 부여했다. 이를 통해 거대분자의 분자단위 강성을 실험적으로 측정할 수 있는 새로운 길을 열었으며, 비평형 분포 함수를 통해 DNA와 같은 생체 고분자의 생존 방식과 기능의 근원적 연구를 위한 미시적 분자 역학의 관점에서 거시적 거동을 이해할 수 있는 보편적 틀을 제공했다.학계는 이 이론이 산업적 응용에도 획기적인 기여를 할 것으로 전망한다. 그간 이해가 어려웠던 복잡 고분자 가공, 고속 사출 성형, 반도체 초정밀 코팅 공정 등의 최적화는 물론, 혈류 분석을 통한 질병 진단 및 최적의 약물 전달 시스템 등 첨단 기술 분야에서 해석·설계·시뮬레이션 과정의 정밀도와 신뢰성을 대폭 개선할 수 있기 때문이다.명노신 교수는 “2010년 처음 아이디어를 구상한 이후 15년간 다수의 개념적 수정을 거친 결과이다.”라며 “볼츠만의 확률 기반 통계 역학적 통찰과 현대 비가역 열역학을 결합한 이 모델이 미시적 분자 세계와 거시적 물질 세계를 잇는 강력한 가교가 되길 기대한다.”라고 밝혔다.150여 년의 시간을 넘어 돌아온 볼츠만의 통찰이 21세기 연성 물질과 복잡 유체의 새로운 표준을 정립하며, 과학계의 오랜 과제를 해결하는 이정표가 될지 전 세계가 주목하고 있다.[용어 설명]ㅇ 연성 물질(Soft Matter): 액체와 고체의 중간 성질을 띠며 미세한 자극에도 쉽게 변형되는 물질을 뜻함. 1970년대 프랑스 드 젠(de Gennes) 교수가 처음 제안했으며, 1991년 그의 노벨 물리학상 수상 강연을 계기로 공식적인 학술 용어로 정착됨.ㅇ 리-아이링(Ree-Eyring) 이론: 1955년 한국인 최초의 화학박사인 이태규 박사의 주도로 비뉴턴 유동을 설명하는 보편적 수식을 최초로 제시하여 현대 유변학의 기틀을 마련한 이론.ㅇ 바이센베르크 수(Weissenberg Number): 유체의 탄성력과 점성력의 비를 나타냄. 수치가 높을수록 기존 모델로는 계산이 불가능해지는 ‘높은 바이센베르크 수 문제(HWNP, High Weissenberg Number Problem)’ 난제가 발생함.ㅇ 사진 설명: 경상국립대학교 명노신 교수와 볼츠만 확률 기반의 거대분자 비훅 탄성 모델 개념도ㅇ 내용 문의: 경상국립대학교 명노신 교수 055-772-1645

  2026.02.03 산학협력단

• 정현영 교수팀, 혼합 촉매로 리튬-황 전지 난제 극복 

  리튬-황 배터리 성능 개선 위한 금속·반도체 혼합 촉매 기술 개발▸경상국립대학교 정현영 교수팀, 혼합 촉매로 리튬-황 전지 난제 극복▸금속성·반도체성 혼합 MoSe2 촉매로 전지 반응 속도 높여경상국립대학교(GNU·총장 권진회) 공과대학 에너지공학과 정현영 교수 연구팀이 차세대 고에너지 배터리로 주목받아 온 리튬-황(Li–S) 배터리 분야에서 오랫동안 문제로 지적돼 온 폴리설파이드 셔틀 현상과 느린 반응 속도를 동시에 개선할 수 있는 전극 기술을 개발했다. 특히 이 연구는 금속성과 반도체성 이셀레늄화몰리브덴(MoSe2)가 혼합된 촉매를 전극에 도입하여 극소량의 전해질에서도 전극 반응을 안정적으로 유지할 수 있는 방법을 제시했다.이번 연구 성과는 에너지·화학공학 분야 국제 저명 학술지인 《케미컬 엔지니어링 저널(Chemical Engineering Journal)》(IF=13.4) 최신호에 ‘실용적 리튬-황 배터리에서 폴리설파이드 조절을 위한 열적 결합 결함형 1T/2H MoSe2 다기능 전기촉매(Thermally coupled defective 1T/2H MoSe2 as a multifunctional electrocatalyst for polysulfide regulation in practical lithium–sulfur batteries)’라는 제목으로 게재됐다.리튬-황 배터리는 상용화된 리튬이온 배터리보다 이론적으로 월등히 높은 에너지밀도를 가질 뿐만 아니라 가격적인 측면에서 큰 이점을 가진다. 그러나 배터리 충·방전 중 황이 리튬과 반응하여 생성되는 폴리설파이드가 전해질로 용출돼 음극으로 넘어가는 셔틀 현상과, 황 전극의 느린 전기화학 반응 속도로 인해 성능 저하가 일어난다. 이러한 문제는 에너지밀도를 높이기 위해 전해질의 양을 낮춘 희박 전해질에서 문제가 더 심각해진다.연구팀은 이러한 문제를 해결하기 위해 금속과 반도체성이 혼합된 1T/2H 구조의 이셀레늄화몰리브덴(MoSe2)을 촉매로 활용하고, 이를 활성 물질인 황과 열적으로 직접 결합시키는 전극 설계 전략을 제안했다. 이 복합 구조에서 MoSe2의 결함과 상 경계는 다수의 활성점을 형성해 폴리설파이드를 강하게 흡착해 이동을 억제하는 동시에, 전자와 리튬 이온의 전달을 가속화시켜 반응 장벽을 낮춘 것으로 연구팀은 확인했다. 그 결과 폴리설파이드 셔틀은 효과적으로 억제되면서도 황의 레독스 반응은 빠르게 진행되는 이중 효과로 전지의 성능이 향상됐으며, 희박 전해질 환경에서도 우수한 충·방전 성능을 유지하여 차세대 리튬-황 배터리의 상용화 가능성을 한층 끌어올렸다. 이번에 개발한 리튬-황 전지는 810mAh/g의 높은 용량을 기록했으며, 96% 이상의 쿨롱 효율을 나타냈다. 특히 실험실 환경을 넘어 파우치 셀 수준의 검증에서도 안정적인 성능을 입증하여, 실제 배터리에 적용할 가능성을 명확히 보여주었다는 점에서 주목된다. 교신저자인 정현영 교수는 “이번 연구는 리튬-황 배터리의 에너지밀도 향상을 가로막아 온 전해질 의존성과 상용화의 문제점인 느린 반응 속도라는 두 가지 핵심 이슈를 동시에 해결했다는 점에서 의미가 크다.”라며 “복잡한 공정 없이 단순한 열 결합 전략이기 때문에, 향후 전기차와 대규모 에너지 저장 시스템에 적용 가능한 고에너지 배터리 개발을 앞당길 수 있을 것으로 기대한다.”라고 밝혔다. 이번 연구는 과학기술정보통신부의 중견연구자지원사업과 브레인 풀(Brain Pool) 사업의 지원을 받아 한국연구재단(NRF)을 통해 수행됐다.ㅇ 사진 설명: a) 기존 Li-S battery의 폴리설파이드 셔틀링 문제b) SCM 전극이 적용된 Li-S Battery 및 MoSe2 촉매 효과ㅇ 내용 문의: 경상국립대학교 에너지공학과 정현영 교수 055-772-3883

  2026.02.03 산학협력단

• 나트륨 이온 배터리의 성능과 안정성을 동시에 향상시키는 음극 소재 개발 

  나트륨 이온 배터리의 성능과 안정성을 동시에 향상시키는 음극 소재 개발▸경상국립대학교 최재원 교수-인하대학교 이규태 교수 공동연구팀▸“구리-안티모니 황화물 기반 음극 소재가 기존 전극의 문제를 개선”▸에너지·환경 소재 분야 국제 학술지 《에너지 및 환경 소재》에 발표경상국립대학교(GNU·총장 권진회) 자연과학대학 화학과 최재원 교수 연구팀(주저자 박사과정 진영호 씨)은 인하대학교 물리학과 이규태 교수 연구팀과의 공동연구로 나트륨 이온 배터리(SIB, Sodium-Ion Battery)의 고속 충·방전 성능과 장기 안정성을 동시에 향상시킬 수 있는 새로운 음극 소재를 개발했다. 이번 연구에서는 구리-안티모니 황화물(CuSbS2) 기반 음극 소재가 기존 안티모니계 전극이 지니던 성능 저하 문제를 효과적으로 개선할 수 있음을 입증했다. 나트륨 이온 배터리는 원재료의 풍부함과 가격 경쟁력으로 인해 리튬 이온 배터리를 대체할 차세대 에너지 저장 기술로 주목받고 있다. 그러나 나트륨 이온의 큰 크기로 인해 충·방전 과정에서 전극 구조가 쉽게 붕괴되고, 초기 용량 감소와 불안정한 사이클 특성이 반복적으로 발생해 왔다.연구팀은 전극 물질의 느린 전하 이동과 비효율적인 반응 경로가 나트륨 이온 배터리 성능 저하의 주요 원인이라고 판단하고, 구리(Cu)를 도입한 이중 금속 황화물 구조의 CuSbS2 음극 소재를 설계했다. 이 소재는 충·방전 과정에서 낮은 전하 전달 저항을 나타내며, 기존 안티모니계 물질에서 나타나던 초기 용량 감소와 불안정한 용량 변화 현상을 효과적으로 억제했다.실제로 CuSbS2 음극은 고전류 조건(2.0 Ag-1)에서도 200회 충·방전 후 330 mAhg-1의 용량을 안정적으로 유지했으며, 이로써 고속 충·방전 환경에서도 전극의 구조적 안정성과 반응 지속성이 확보됨을 확인했다.연구팀은 성능 향상의 원인을 규명하기 위해 실시간 전기화학 임피던스 분석(In-situ EIS)과 이완시간분포 분석(DRT), 정전류 간헐적 적정법(GITT) 등 다양한 전기화학 분석 기법을 활용해 전극 내부 반응을 정밀하게 추적했다. 그 결과, CuSbS2는 기존 Sb2S3 대비 전하 전달 저항이 낮고 나트륨 이온 확산 속도가 빠른 전기화학적 특성을 보였으며, 이러한 특성이 우수한 고속 성능의 핵심 요인임을 확인했다. 이번 연구는 단순한 소재 성능 향상을 넘어, 이중 금속 황화물을 설계하여 나트륨 이온 배터리의 전하전달 메커니즘을 제어할 수 있음을 실험적으로 입증했다는 점에서 의미가 있다. 연구팀은 해당 소재가 대용량 에너지 저장 시스템(ESS) 및 차세대 배터리 응용 분야에서 활용 가능성이 높을 것으로 기대하고 있다.이번 연구 성과는 에너지·환경 소재 분야 국제 저명 학술지 《에너지 및 환경 소재(Energy & Environmental Materials)》(IF 14.1, JCR 상위 7.0%)에 게재됐다(논문명: Unraveling the High-Rate Electrochemical Kinetics of CuSbS2 for Sodium Storage).이번 연구는 한국연구재단 신진연구, 기초연구실, G-LAMP 사업 및 경남우주항공방산과학기술원(GADIST) 개척연구팀, 4단계 두뇌한국21(BK21) 사업의 지원을 받아 수행했다.- 논문 링크: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/eem2.70284 - 최재원 교수 연구실 누리집: https://sites.google.com/view/gnuaiml/  ㅇ 사진 설명: 경상국립대학교 박사과정 진영호 씨, 인하대 물리학과 이규태 교수, 경상국립대학교 화학과 최재원 교수(왼쪽부터)ㅇ 내용 문의: 경상국립대학교 화학과 최재원 교수 055-772-1481

  2026.01.29 산학협력단