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UNIST는 에너지 전환, AI, 미래산업이라는
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  • 에너지 전환
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  • Ai 기반 산업 혁신
  • 반도체 · 소재 · 양자
EDUCATION INNOVATION

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EDUCATION
INNOVATION

이론을 배우는 것을 넘어 직접
연구하며 성장하다

UNIST의 학부생부터 대학원생까지 연구의
보조가 아닌 주체로 성장하는 경험을 제공합니다.

  • 학부생 연구참여
  • 국제학회·논문참여
  • 소수정예 밀착 연구지도
industry collaboration

산학협력

industry
collaboration

연구에서 산업까지, 현장과 가장
가까운 UNIST

대한민국 최대 산업도시 울산에 위치한
UNIST는 연구 성과가 기업과 산업 현장으로
가장 빠르게 연결되는 구조를 갖추고 있습니다.

  • 기술사업화·창업지원
  • 울산 산업단지
  • 대기업 · 공기업과의 공동연구
Research support

연구지원

Research
support

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UNIST는 가장 늦게 출범한 과기원으로,
관행에 얽매이지 않는 유연한 연구·교육 시스템을
갖추고 있습니다.

  • 빠른 신흥 분야 대흥
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  • 개방형 연구 공간

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자가혈액으로 만드는 ‘맞춤형 근육-혈관’… 난치성 근육 손상 치료 새 지평

* 본 보도자료는 한국연구재단주관으로 작성되었습니다. (보도자료 바로 가기) □ 국내 연구진이 환자 본인의 혈액을 활용해 근육과 혈관을 동시에 재생할 수 있는 인공 조직 제작 기술을 개발했다. 하나의 구조체 안에서 근육 재생과 혈관 형성을 동시에 유도하는 이 기술은 대용적 근육 손상 치료의 새로운 대안이 될 것으로 기대된다. □ 한국연구재단(이사장 홍원화)은 울산과학기술원(UNIST) 강주헌 교수 연구팀과 연세대학교 의과대학 진윤희 교수 연구팀이 미세유체 기반 전단응력을 활용한 혈관화 근육 조직 제작 플랫폼 ‘SPARC(스파크)’를 개발했다고 밝혔다. □ 이번 연구 성과는 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 중견연구, 신진연구 및 기초연구실 지원사업으로 수행됐으며, 재료과학 분야 국제학술지 ‘어드밴스드 머티리얼즈(Advanced Materials)’에 4월 22일 온라인 게재됐다. □ 대용적 근육 손상은 외상이나 암 절제 등으로 인해 근육이 넓게 소실되는 질환이다. 이 경우 근육과 혈관이 동시에 파괴되어 자연 회복이 거의 불가능하며, 기존의 이식체는 근육의 정렬이나 혈관 형성 중 한쪽 기능에만 치중해 두 조직을 동시에 재생하는데 한계가 있었다. □ 연구팀은 혈액 응고 과정에서 생기는 단백질인 ‘피브린’*에 주목했다. 피브린은 환자의 혈액에서 직접 얻을 수 있어 면역 거부 반응이 적은 맞춤형 소재다. 연구팀은 미세유체 채널 내부의 마이크로 기둥 구조를 통해 흐름의 세기, 즉 ‘전단응력’**을 조절하는 ‘SPARC’ 플랫폼을 구축했다. * 피브린(Fibrin): 인체 내에서 만들어지는 단백질 기반 생체 재료로, 자가혈액에서 유래할 수 있어 환자 맞춤형 조직 제작 소재로 활용가능하다. ** 전단응력(Shear stress): 유체가 흐를 때 물체의 표면에 평행하게 작용하는 힘. 본 연구에서는 이 힘을 이용해 피브린의 구조를 변형시킴. ○ 플랫폼 내부에서 전단응력이 높은 곳은 피브린 다발이 조밀하게 정렬되어 근육세포 분화에 적합한 단단한 환경이 만들어졌고, 전단응력이 낮은 곳은 유연한 구조가 형성되어 혈관세포가 네트워크를 만들기 유리한 환경이 조성됐다. 결과적으로 하나의 구조체 안에서 근육과 혈관이 공간적으로 구분되어 동시에 성장하는 결과를 얻었다. ○ 실제 생쥐의 근육 손상 모델에 적용한 결과, 제작된 구조체는 숙주의 혈관과 성공적으로 연결되어 혈관 재형성을 돕고 근섬유 재생과 운동 기능 회복을 촉진했다. ○ 이번 성과는 자가혈액 유래 피브린을 이용해 근육 재생과 혈관 형성을 함께 지원하는 구조체를 구현했다는 점에서 기존 근육 조직공학 기술과 차별화된다. 여러 소재를 결합하지 않고, 피브린이 전단응력에 의해 정렬되는 특성을 활용해 단일 구조체 안에 서로 다른 미세환경을 형성했다. □ 강주헌 교수는 “이번 기술은 피브린이 물리적 자극에 의해 정렬되는 특성을 활용해 단일 소재로 복합 미세환경을 구현했다는 점에서 차별화된다”며, “향후 외상성 근육 손상 및 암 절제 후 조직 결손 등 다양한 난치성 질환 치료에 확장 적용될 수 있을 것”이라고 밝혔다.

2026.06.01

  • 바이오메디컬공학과
  • 인공근육
  • 인공근육제작기술
  • 조직재생
  • 피브린
  • 혈관이있는인공근육

이산화탄소보다 84배 강한 메탄, AI로 더 빠르고 정밀하게 탐지한다!

메탄은 배출 뒤 20년 동안은 이산화탄소보다 약 84배 강한 온실효과를 유발한다. 이러한 메탄의 누출을 사람이 일일이 위성영상을 점검하지 않아도 인공지능으로 더 빠르고 정확하게 감시할 수 있는 탐지 기술이 나왔다. UNIST 지구환경도시건설공학과 임정호 교수팀은 초분광 위성 데이터에서 메탄 구름 기둥(플룸)을 자동으로 탐지하는 인공지능 기술을 개발하고, 이를 비교 분석해 감시 목적에 맞는 활용 기준을 제시했다고 25일 밝혔다. 초분광 위성 자료는 지표면에서 반사돼 올라오는 빛을 수십~수백 개의 좁은 파장대로 나눠 관측한 자료다. 연구팀은 NASA 국제우주정거장 관측 초분광 위성 자료인 EMIT 자료를 영상분할 딥러닝 모델에 학습시켜, 위성영상 속에서 메탄 누출 기둥에 해당하는 부분을 자동으로 구분하는 탐지 모델을 만들었다. 메탄은 특정 적외선 파장의 빛을 흡수하기 때문에, 이 파장대의 변화를 보면 메탄이 새어 나와 형성된 기둥을 찾을 수 있다. 개발된 탐지 모델은 세계 여러 지역의 대규모 메탄 배출 사례와 투르크메니스탄, 알제리, 미국 등지의 석유·가스 시설, 폐기물 처리장, 석탄 채굴지 등 다양한 배출원에서 발생한 메탄 기둥을 잘 포착할 수 있었다. 또 설명 가능 인공지능 분석 결과, 탐지 모델은 단순히 영상의 색이나 배경 무늬를 학습한 것이 아니라, 메탄이 빛을 흡수하는 파장대와 누출 기둥의 공간적 형태처럼 실제 메탄의 물리적 특성과 맞는 정보를 활용해 판단하는 것으로 나타났다. 연구팀은 2종류의 데이터를 3종류의 대표적인 영상 분할 딥러닝 모델에 각각 학습시켜 이 같은 자동 탐지 모델을 개발했으며, 각 조합별 탐지 성능도 분석했다. 빛의 세기 데이터인 복사휘도와, 이 데이터를 1차 처리해 메탄 농도 증가 영역을 강화한 자료를 CNN-ASPP, Inception U-Net, SegFormer 모델에 각각 학습시킨 것이다. 각 모델을 비교했을 때 메탄 강화 자료를 학습한 모델들이 전반적으로 더 높은 탐지 정확도를 보였다. 반면 위성이 관측한 복사휘도를 직접 학습한 모델은 정확도는 상대적으로 낮지만, 전처리 과정을 줄일 수 있어 누출 의심 지역을 빠르게 찾아내는 데 유리했다. 또 EMIT 자료에서 확인한 자료·모델 조합을 Tanager-1 자료에도 같은 방식으로 적용해 별도로 학습시켰을 때도 비슷한 탐지 성능을 보였다. 개발된 모델의 확장성을 보여 주는 대목이다. Tanager-1은 민간 위성 기업의 위성을 이용한 초분광 위성자료다. 이번 연구는 양세영·김예진 연구원이 공동 제1저자로 참여했다. 연구팀은 “해상도와 관측 조건이 다른 자료에도 적용할 수 있으며, AI가 어떤 물리적 근거를 바탕으로 메탄을 판별하는지까지 확인할 수 있어 향후 대규모 메탄 누출을 더 빨리 찾아내고 대응하는 차세대 온실가스 감시 기술로 활용될 수 있을 것”이라고 설명했다. 임정호 교수는 “메탄은 어디서 얼마나 새는지를 빠르게 확인하는 것만으로도 감축 효과를 높일 수 있는 온실가스지만, 기존에는 자료 처리와 전문가 검토에 시간이 걸리는 한계가 있었다”며 “이번 연구는 초분광 위성자료와 인공지능을 활용해 누출 의심 지역을 빠르게 선별하고, 필요한 경우 정밀하게 확인할 수 있는 분석 기준을 제시했다는 점에서 국제 사회의 메탄 감축 노력과 배출 검증 체계 강화에 도움이 될 것으로 기대한다”고 말했다. 본 연구는 환경부, 교육부의 지원을 받아 수행되었으며, 연구 결과는 국제 학술지인 npj 기후와 대기과학(npj Climate and Atmospheric Science)에 게재됐다.

2026.05.30

  • 도시건설공학과
  • 메탄
  • 메탄누출기둥
  • 위성
  • 적외선
  • 지구온난화
  • 지구환경도시건설공학과
  • 초분광위성데이터
  • 클룸

6G 통신과 배터리 잡을 ‘카멜레온 맥신’ 개발

* 본 보도자료는 한국연구재단 주관으로 작성되었습니다. (바로 가기) □ 국내 연구진이 탄소 조성 제어로 꿈의 신소재 ‘맥신(MXene)*’을 정밀 제어해 초고주파 EMI(Electromagnetic Interference Shielding) 차폐**와 고속 에너지 저장 성능을 세계적 수준으로 끌어올려 주목을 받고 있다. * 맥신(MXene) : 금속과 탄소층이 교대로 쌓인 2차원 나노소재로, 전기전도성이 뛰어나고 다양한 화합물 설계가 가능해 배터리·반도체·센서 분야의 꿈의 신소재로 불림. ** 초고주파 EMI(Electromagnetic Interference Shielding) 차폐 : 차세대 6G 통신, 고해상도 차량용 레이다, 위성 통신 등에서 발생하는 고주파 영역의 전자파 간섭을 막아내는 핵심 기술. □ 한국연구재단(이사장 홍원화)은 울산과학기술원 권순용·최은미 교수 연구팀이 MAX 전구체*의 탄소 조성을 정밀 제어해 맥신의 구조와 기능을 합성 단계에서 선택적으로 설계하는 데 성공했다고 밝혔다. * MAX 전구체 : 맥신을 만들기 위한 전 단계의 초기 원료 물질(화합물) □ 이번 연구성과는 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 나노․소재기술개발사업의 지원으로 수행됐으며, 재료과학 분야 세계적 권위지인 ‘어드밴스드 머티리얼즈(Advanced Materials)’에 5월 18일 게재됐다. □ 6G 통신, 자율주행 레이더, 고집적 패키징 등 차세대 전자기기가 고주파 환경으로 빠르게 전환됨에 따라, 전자파 간섭으로 인한 오동작을 막아줄 초박막 차폐 기술의 필요성이 커지고 있다. ○ 그러나 기존 금속계 차폐재는 높은 차폐성에도 불구하고 무겁고 부식에 취약해, 유연·경량·초박막화를 동시에 요구하는 차세대 전자기기에는 제약이 있었다. 이러한 이유로 높은 전도도와 용액공정 적합성을 갖는 맥신 계열 소재가 대안으로 주목받고 있다. □ 최근 맥신의 전기적·구조적 특성을 근본적으로 제어하기 위한 전구체 수준의 조성·구조 설계가 핵심 기술로 주목받고 있다. 연구팀은 맥스 전구체의 탄소 조성을 정밀 제어하는 방법으로 맥신의 구조와 기능을 선택적으로 구현하는 데 성공했다. ○ 탄소가 풍부한 조건에서는 전기전도도가 우수한 평면 나노시트 구조가 형성되어, 100GHz 초고주파 대역에서 탁월한 전자파 차폐 성능과 뛰어난 굽힘 내구성을 나타냈다. ○ 반대로 탄소가 부족한 조건에서는 나노 스크롤 구조가 자발적으로 형성되어 이온 이동 통로가 확장되었으며, 이를 통해 고용량과 압도적인 수명 특성을 가진 고속 에너지 저장 성능을 확보했다. ○ 연구팀은 이번 연구 성과를 통해 전구체 조성 조절만으로 차폐용 평면 시트와 에너지 저장용 스크롤 구조를 하나의 플랫폼에서 맞춤형으로 설계할 수 있음을 입증했다. □ 박재은(제1저자) 연구원은 “평면 시트는 전자파 차폐에, 나노스크롤은 에너지 저장에 유리하다는 점을 실험적으로 입증해 하나의 소재 플랫폼에서 응용 방향을 나눠 설계할 수 있게 됐다”고 밝혔다. ○ 그리고 권순용 교수는 "지난해에는 질소 치환으로 맥신의 전도도와 광대역 차폐 성능을 끌어올렸다면, 이번에는 전구체 조성만으로 맥신 구조 자체를 설계하는 단계로 나아갔다”며, “초박막이면서도 100GHz 대역에서 높은 차폐 성능과 굽힘 내구성을 함께 보여, 차세대 6G·레이다 환경에 필요한 유연 차폐 소재 가능성을 확인했다”고 밝혔다.

2026.05.30

  • 맥신
  • 반도체소재품대학원
  • 신소재공학과
  • 전기전자공학과
  • 전자파차폐
  • 초고주파차폐
  • 탄소

AI 예측 깬 고효율 유기태양전지 개발

분자 구조에 기반해 성능을 예측하는 인공지능 모델만으로는 설명하기 어려운 고효율 유기태양전지가 개발됐다. AI가 놓친 분자 간의 뭉침이 고성능의 비결이었다. UNIST 에너지화학공학과 양창덕 교수팀은 성균관대학교 고두현 교수팀과 함께 친환경 공정에서도 19.67%의 광전변환효율을 기록한 유기태양전지를 개발했다고 21일 밝혔다. 유기태양전지는 원료를 용매에 녹인 뒤 이를 기판에 코팅하는 방식으로 저렴하고 쉽게 제조할 수 있는 차세대 태양전지다. 가볍고 휘어질 수 있으며, 넓은 면적으로도 만들 수 있어 건물 외벽이나 창문, 웨어러블 기기 등에 적용할 수 있는 전지다. 연구팀은 유기태양전지 원료 분자의 곁가지 구조를 새롭게 설계한 YBOV 분자로 이 같은 고효율 전지를 개발했다. YBOV는 용매에 녹은 상태에서 분자끼리 뭉치게 되는데, 이 뭉침이 박막이 만들어지는 과정에서 결정 성장의 씨앗처럼 작용해 광활성층 박막의 분자 배열을 더 질서 있게 만들어주고 전지 성능이 개선된다. 광활성층은 태양빛을 받아 전하입자를 만드는 물질 층으로 광활성층 결정 배열이 반듯할수록 전지 성능이 좋아진다. 실제 YBOV 분자로 제조한 유기태양전지는 독성 염소 용매가 아닌, 친환경 오쏘자일렌 용매에 분자를 녹여 제조했을 때도 최대 19.67%의 높은 광전변환 효율을 기록했다. 또 YBOV는 다양한 광활성층 원료 조합에서도 뭉침 효과를 발휘해 전지 효율을 높일 수 있다. 유기태양전지의 광활성층은 전자주개 분자와 전자받개 분자로 이뤄지는데, YBOV는 전자받개 분자다. 전자주개 조합을 바꾸거나 별도의 전자받개를 쓰고 YBOV 분자를 첨가제처럼 소량 사용한 경우에도 모두 대조군보다 효율이 올라갔다. 이 같은 분자 간의 뭉침 효과는 유기태양전지의 성능을 예측하는 AI 모델에서는 잡아낼 수 없는 것으로 나타났다. 연구진이 750개의 유기태양전지 데이터를 학습시켜 만든 AI 모델이 유독 YBOV 분자가 들어간 유기태양전지의 개방전압을 낮게 예측한 것이다. AI 모델은 분자 하나의 구조만 보고 예측하기 때문에, 용액 속에서 분자들이 뭉치며 나타나는 복잡한 집단적 물리 현상까지는 계산해내지 못했다는 분석이다. 공동 연구팀은 “이번 연구는 분자 구조 자체뿐 아니라, 용액 상태에서의 집합 거동까지 고려한 새로운 설계 전략을 제시한 것”이라며 “친환경 공정과 결합해 고효율 전지를 만든 만큼 차세대 유기태양전지의 상용화 가능성을 높일 수 있을 것으로 기대된다”고 설명했다. 이번 연구에는 UNIST 정석환, 원동후, 쑨 저(Sun Zhe) 연구원이 공동 제1저자로 참여했다. 연구 결과는 에너지 소재 분야 국제학술지인 어드밴스드 에너지 머터리얼즈(Advanced Energy Materials)에 4월 20일 게재됐으며, 과학기술정보통신부 한국연구재단, 이노코어사업의 지원을 받아 이뤄졌다. (끝)

2026.05.30

  • YBOV
  • 비풀러렌수용체
  • 에너지화학공학과
  • 오비탈혼성화
  • 유기태양전지
  • 전자받개

물 한 방울로 껐다 켰다 할 수 있는 발광 소재 개발!

수분을 머금으면 빛이 약해지는 복합 광소재가 개발됐다. 밝게 빛나는 이 광소재 아래 정보를 숨겼다가 물을 떨어뜨려 아래에 숨겨진 정보가 드러나게 하는 보안 기술이나 실시간 습도 감지 웨어러블 센서, 환경 반응형 스마트 디스플레이 등을 만들 수 있을 것으로 기대된다. UNIST 에너지화학공학과 이지석 교수팀과 바이오메디컬공학과 박정훈 교수팀은 건조 상태에서는 수분을 머금은 상태보다 7배 이상 밝은 상향변환 나노입자 기반 소프트 광소재를 개발했다고 20일 밝혔다. 이 소재는 하이드로젤 돔 안에 상향변환 나노입자들이 콕콕 박혀 있는 형태다. 이 상향변환 나노입자에 근적외선을 쬐면 우리가 볼 수 있는 가시광선으로 바뀌어 나온다. 일반적으로 상향변환 나노입자에서 나오는 가시광선은 어둡지만, 개발된 소재는 밝기가 7배 정도 더 밝다. 나노입자들이 기름 방울에 갇혀 있고, 이 기름 방울들이 다시 돔 형태로 굳힌 하이드로젤 안에 가둬진 구조 덕분이다. 이 구조에서는 근적외선이 하이드로젤 돔 안에서 곧장 빠져나가지 못하고, 기름 방울 사이에서 산란되면서 오래 머물게 된다. 그만큼 상향변환 나노입자가 근적외선을 흡수할 기회가 늘어나고, 가시광선 발광도 강해지는 것이다. 반대로 하이드로젤이 수분을 머금으면 빛이 흩어지는 정도가 줄어들고 내부에 머무는 근적외선도 줄어들어 발광이 약해진다. 박정훈 교수팀은 이러한 구조적 근적외선 가둠 효과를 광학 기술 분석 기술을 통해 입증했다. 연구팀은 이 소재로 물이 닿으면 숨겨진 근적외선 정보가 드러나는 암호 기술과 QR 코드 인식 기술을 시연했다. 아래층에는 상향변환 나노입자로 글자, 이모지 등을 만들고, 그 위를 밝게 빛나는 하이드로젤 돔으로 덮었다. 건조 상태에서는 근적외선을 비추어도 돔의 강한 빛에 가려져 아래 글자와 그림이 보이지 않지만, 물을 머금으면 돔의 빛이 약해져 아래층의 이미지가 드러났다. QR 코드 인식 시연은 반대로 건조 상태에서만 QR 코드가 인식된다. 밝게 빛나는 하이드로젤 돔 영역과 상대적으로 어두운 고분자 영역을 조합해 QR 코드를 만들면 건조 상태에서는 근적외선을 비췄을 때 두 영역의 밝기 차이로 QR 코드가 읽히지만, 물을 머금으면 돔의 발광이 약해져 코드가 사라지는 원리다. 개발된 소재는 내구성도 뛰어났다. 물을 머금으면 어두워지고 다시 마르면 밝아지는 과정을 100회 이상 반복해도 밝은 상태의 변화가 4% 미만에 그쳤다. 응답성도 빨라, 물이 닿으면 0.1초 이내에 밝기가 약해지기 시작하고, 수 초 안에 눈에 띄게 어두워진다. 제1저자인 류채영 연구원은 “상향변환 나노입자 자체를 복잡하게 바꾸지 않고도, 하이드로젤 내부에서 빛이 이동하는 길을 설계해 발광을 크게 높인 기술”이라고 설명했다. 이지석 교수는 “나노입자의 발광 색상과 하이드로젤 돔 패턴을 자유롭게 프로그래밍할 수 있고, 제조 공정도 단순해 보안 기술 분야뿐만 아니라 웨어러블 센서나 디스플레이 등 다양한 산업으로 확장할 수 있을 것”이라고 말했다. 이번 연구 결과는 세계적 학술지 어드밴스드 펑셔널 머터리얼즈(Advanced Functional Materials)에 4월 20일 게재됐으며, 과학기술정보통신부 한국연구재단의 지원을 받아 이뤄졌다.

2026.05.22

  • 바이오메디컬공학과
  • 상향변환나노입자
  • 암호기술
  • 에너지화학공학과
  • 정보보안기술
  • 하이드로겔

유기반도체 펜타센, 분자 골격부터 바꾼다!

벤젠고리가 이어진 유기반도체의 골격 자체를 수정할 수 있는 합성법이 개발됐다. UNIST 화학과 박영석·민승규 교수팀은 유기반도체의 일종인 펜타센의 골격 가장자리에 보론-산소 결합을 연속적으로 넣는 반복 합성법을 개발했다고 18일 밝혔다. 유기반도체는 딱딱한 실리콘 반도체를 대체하거나 보완해 가볍고 휘어지는 디스플레이, 센서, 태양전지와 같은 전자 소자에 들어가는 물질이다. 분자의 길이와 모양, 어떤 원자를 어디에 넣었는지에 따라 성질이 달라져, 원하는 물성을 갖는 유기반도체를 설계할 수 있다. 연구팀이 개발한 합성법은 벤젠고리 5개가 일렬로 연결된 펜타센 골격에 산소와 보론 원자를 끼워 넣어 골격 자체를 바꾸는 방법이다. 일반적으로 유기반도체는 탄소 원자 고리인 분자 골격을 기준으로, 골격 바깥에 다른 작용기를 붙이거나 곁가지를 조절해 분자의 성질을 바꾸는 방식이 주를 이뤘다. 골격에 원하는 원소를 원하는 형태로 끼워 넣기 힘들기 때문이다. 이 합성법은 같은 반응을 반복해 벤젠고리를 하나씩 늘려가게 된다. 제1저자인 정성화 박사는 “특정 위치에 아이오딘 원자를 끼워 넣는 아이오딘화 반응과 보론 시약을 연결한 뒤 고리를 닫는 화학반응이 한 사이클을 이루는데, 이 사이클을 반복하면 펜타센 골격 가장자리에 보론과 산소 결합이 연속으로 들어간 구조를 만들 수 있게 된다”고 설명했다. 연구팀은 이 방식으로 보론과 산소의 결합 위치가 다른 3종류의 펜타센 유도체를 합성해 냈다. 이 세 물질은 흡수하거나 내보내는 빛의 파장이 서로 달랐으며, 형광 양자수율은 모두 0.70 이상으로 나타났다. 형광 양자수율은 물질이 흡수한 빛을 다시 빛으로 내보내는 효율을 뜻한다. 0.70 이상의 수치는 합성된 소재가 고발광 효율이 필요한 발광 유기반도체 소재, 형광 센서, 광전자 소재 분야에 응용될 수 있음을 보여준다. 박영석 교수는 “이번 연구는 연속적인 보론-산소 결합을 갖는 새로운 아센 유도체를 단계적으로 합성할 수 있는 방법을 제시했다”며 “반복 합성을 통해 원하는 길이와 배열의 분자를 설계할 수 있다는 점에서 유기 반도체 분자의 화학적 다양성을 넓히고, 차세대 유기 반도체 설계·합성 분야 발전에 기여할 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다 연구 결과는 화학 분야 권위 국제학술지인 앙게반테케미(Angewandte Chemie International Edition)에 4월 16일 온라인 게재됐다. 연구 수행은 과학기술정보통신부 한국연구재단(NRF) 및 산업통상자원부 사업 등의 지원을 받아 이뤄졌다.

2026.05.22

  • 반복합성법
  • 보론
  • 보론산소결합
  • 붕소
  • 스즈키축합
  • 아센
  • 아이오딘화반응
  • 유기반도체
  • 펜타센
  • 화학과

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Breakthrough Chameleon MXene Promises Advanced 6G Communication and Next-Gen Batteries

Abstract Device-level performance in MXenes is dictated by architecture—planar nanosheets are optimal for electromagnetic interference (EMI) shielding, while scrolled structures enhance ion transport for energy storage—particularly when morphology is programmed at synthesis. Whether such architectures can be deterministically encoded through precursor stoichiometry remains unresolved. Here, we demonstrate that precise carbon stoichiometry control in Ti3AlCxO2-x MAX phases tunes internal lattice strain and thereby directs the emergent MXene architecture. Carbon-rich precursors (x = 1.94) yield strain-relieved, high-crystalline nanosheets with metallic conductivity (∼23 300 S cm−1), enabling ultrathin films with record-high EMI shielding performances across 8 µm) and robust W-band retention after 5,000 bending cycles (r = 2.5 mm). In contrast, carbon-deficient precursors (x = 1.71) introduce lattice compression and oxygen substitution, triggering spontaneous scrolling upon delamination. The resulting nanoscrolls offer exceptional ion accessibility, achieving 657 F g−1 at 2 mV s−1 with 99.4% retention over 12 000 cycles. This stoichiometry-programmed approach establishes a synthesis-stage lever linking MAX chemistry to MXene architecture and function, enabling application-specific architecture design within established MAX/MXene synthesis and solution-processing workflows for next-generation electronics and energy storage. Researchers at UNIST have discovered a simple way to control MXene’s structure by adjusting the carbon content in its precursor. This breakthrough enables the creation of tailored MXene materials optimized for high-frequency electromagnetic interference (EMI) shielding and rapid energy storage. MXene, a two-dimensional material composed of metal and carbon layers, is celebrated for its excellent electrical conductivity and adaptability. Its potential spans batteries, sensors, and flexible electronics. With the rise of 6G technology and advanced radar systems, shielding devices against high-frequency interference has become critical. At the same time, the demand for quick, reliable energy storage continues to grow. Led by Professor Soon-Yong Kwon from the Graduate School of Semiconductor Materials and Devices Engineering and Professor EunMi Choi from the Department of Electrical Engineering, the team showed that changing the carbon content in MAX precursors influences how MXene forms during synthesis. This control method results in two distinctly different structures. When using carbon-rich precursors, the process yields flat, highly crystalline nanosheets that exhibit excellent electrical conductivity, effective electromagnetic shielding at 100 GHz, and maintain flexibility and durability under repeated bending. Conversely, employing carbon-deficient precursors induces the spontaneous formation of nanoscrolls, which significantly enhance ion transport. These nanoscroll structures enable high-capacity energy storage, achieving a capacitance of 657 F/g and a cycle life exceeding 12,000 cycles. This work confirms that simple adjustments to precursor composition can produce MXene structures tailored for specific applications—flat sheets for shielding and scrolls for energy storage—within a streamlined process. First author Jaeeun Park explains, “We showed that flat MXene sheets are ideal for electromagnetic shielding, while scroll structures are better suited for energy storage. By controlling the precursor, we can design the material for different functions without changing the synthesis method.” Professor Kwon adds, “Last year, we enhanced MXene’s conductivity and broadband shielding through nitrogen doping. Now, we’ve demonstrated how to design the material’s shape from the start. The ultra-thin, flexible MXene performs well at 100 GHz and withstands bending, making it a promising lightweight, flexible shield for future 6G and radar systems.” Supported by the Ministry of Science and ICT (MSIT) and the National Research Foundation of Korea (NRF), the study was published in Advanced Materials on May 18, 2026. Journal Reference Jaeeun Park, Ju-Hyoung Han, Yujin Chae, et al ., “Stoichiometry-Programmed MXenes via Precursor Engineering for High-Performance EMI Shielding and Energy Storage,” Adv. Mater ., (2026).

2026.06.02

  • 6G
  • Advanced Materials
  • Department of Electrical Engineering
  • EE
  • EMI
  • EunMi Choi
  • Graduate School of Semiconductor Materials and Devices Engineering
  • Mxene
  • SE
  • Soon-Yong Kwon

AI-Driven Satellite Detects Methane—84 Times More Potent Than CO2—Faster and More Precise

Abstract Methane (CH4) is a dominant driver of near-term warming, yet global emission monitoring remains constrained by slow processing and large uncertainties. Hyperspectral spectrometers enable sensitive detection of CH4 plumes, but the relative advantages of enhancement-based (ENH) and radiance-based (RAD) approaches have not been systematically evaluated. Here we introduce a dual-path deep-learning framework that systematically compares both approaches using globally distributed, expert-validated CH4 plume datasets from EMIT and Tanager-1. The ENH models exhibit higher segmentation accuracy across plume scales, whereas the RAD models, operating directly on 49 shortwave-infrared channels, avoid computationally expensive preprocessing (eg, matched filtering) and enable rapid screening. Both pathways markedly reduce labor-intensive workflows and latency relative to traditional processing while maintaining competitive performance by utilizing deep learning. Explainable AI analyzes demonstrate that the models learn spatial-spectral features consistent with CH4 absorption structure and plume morphology, providing evidence of scientific validity. Cross-sensor evaluation demonstrates architectural robustness across EMIT and Tanager-1, establishing a physics-grounded framework adaptable across hyperspectral sensors. Methane (CH4) is a powerful greenhouse gas—84 times more potent than carbon dioxide over 20 years. Quickly identifying leaks is crucial, but current methods rely on slow, manual analysis of satellite images. Researchers at UNIST have created an AI-based system that automates methane plume detection, making monitoring faster and more precise. Led by Professor Jungho Im from the Department of Civil, Urban, Earth, and Environmental Engineering, the team built a deep learning model to identify methane leaks in satellite imagery. They tested different data types and modeling techniques to determine the most effective approach for global deployment. Hyperspectral satellites capture reflected sunlight across hundreds of narrow wavelengths, revealing detailed surface information. The team trained their models on data from NASA's EMIT satellite, which orbits the International Space Station. The models detect methane by recognizing specific infrared wavelengths absorbed by the gas—clear indicators of leaks. The system successfully identified methane emissions from diverse sources, including oil and gas facilities, waste sites, and coal mines across regions such as Turkmenistan, Algeria, and the US The analysis revealed that the AI system does not merely recognize visual patterns; It interprets physical signals such as absorption features and plume shapes consistent with real-world physics. They tested three deep learning architectures—CNN-ASPP, Inception U-Net, and SegFormer—using two data types: raw radiance and processed data that highlights methane concentration. Models trained on the enhanced data performed better overall. But models trained on raw data responded faster, making them useful for quick scans. Applying these models to Tanager-1 satellite data—commercial hyperspectral imagery—yield similar results, demonstrating the approach's versatility across different sensors. First authors Seyoung Yang and Yejin Kim played key roles in this work. The models work across various resolutions and conditions, relying on physical principles to quickly flag large leaks for further investigation. Professor Im emphasized the importance, “Fast leak detection is essential for reducing methane emissions. Traditional methods are slow and require experts. By combining hyperspectral data with AI, we can identify potential trouble spots in real time and strengthen global monitoring efforts.” Supported by the Ministry of Environment and the Ministry of Education, this research was published in npj Climate and Atmospheric Science on March 25, 2026. Journal Reference Seyoung Yang, Yejin Kim, Minki Choo, et al ., “Beyond localized methane plume detection: a dual-path deep learning framework for sensor-agnostic global hyperspectral methane plume monitoring,” npj Clim. Atmos. Sci., (2026).

2026.06.01

  • CH4
  • Department of Civil Urban Earth and Environmental Engineering
  • Explainable AI
  • Hyperspectral Satellite
  • Jungho Im
  • Methane Plume
  • npj Climate and Atmospheric Science
  • Radiance
  • Tanager-1
  • XAI

Matter That Responds: From Materials to Active Systems

《Editor's Note: Across fields ranging from biomedical engineering and organic electronics to photonics, chemistry, and quantum materials, UNIST researchers are rethinking the role of matter itself. Their latest work—rebuilding damaged tissue, making light respond to water and strain, reopening therapeutic pathways for drug-resistant cancer, and engineering sensors that read subtle human signals—points to a new frontier in science: materials are no longer passive building blocks. They are becoming active systems designed to respond. 》 Matter that Heals Healing is no longer only a biological process. It is increasingly becoming a matter of design. In one study, UNIST researchers developed a blood-derived fibrin scaffold that helps regenerate muscle tissue and blood vessels together, offering a promising route for treating severe muscle injuries and volumetric tissue loss. The work shows how patient-derived materials can be engineered to guide the body's own repair mechanisms, creating a more integrated path toward tissue reconstruction. Another team approached healing from a different scale: the molecular defense systems that cancer cells use to survive. By identifying a way to destabilize key DNA repair proteins, researchers demonstrated a strategy to make drug-resistant cancers vulnerable again to PARP inhibitor therapy. Together, these studies show how matter and molecules can be designed not simply to replace what is damaged, but to reshape the conditions for recovery. • Blood-Based Scaffold Enables Vascular-Integrated Muscle Repair (Adv. Mater. | Apr., 2026) • Destabilizing DNA Repair Proteins to Overcome PARP Inhibitor Resistance (Nat. Commun. | Apr., 2026) Matter that Signals Materials gain new functionality when they can sense and interpret their surroundings. This month, UNIST researchers advanced several technologies that turned physical change into meaningful signals. A hydrogel-based photonic material brightens and fades in response to water, enabling hidden patterns and QR codes to appear or disappear with moisture. A flexible nanoscale optical device produces stronger light signals when bent, challenging the long-held assumption that mechanical deformation weakens performance. In another study, researchers showed how electric current can drive spin polarization in chiral nanowires, pointing to future spintronic devices that operate without magnetic fields. The same principle extends to the body. An atomically engineered MXene sensor can detect temperature, pressure, and subtle physiological signals such as coughing, swallowing, blinking, pulse waves, and gait patterns. These breakthroughs suggest a future in which materials do not merely transmit information. They generate, amplify, and interpret it. • Water-Responsive Luminescent Material (Adv. Funct. Mater. | Apr., 2026) • Nanoscale Optical Device Produces Stronger Signals When Bent (Sci. Adv. | May, 2026) • Current-Driven Spin Polarization in Chiral Nanowires (ACS Nano | Apr., 2026) • Wearable MXene Sensor for Real-Time Human–Machine Interfaces (Adv. Funct. Mater. | Apr., 2026) Matter that Builds Before materials can respond, they must first be built with precision. At the molecular level, UNIST researchers are expanding the ways matter can be assembled, organized, and tuned. One team developed high-performance organic solar cells that exceeded conventional AI-based predictions by focusing on how molecules behave in solution before forming thin films. Instead of relying only on molecular descriptors, the study highlights the importance of collective behavior—pre-aggregation, ordering, and interactions that emerge before a device is even made. Another team introduced a new way to reshape the backbone of pentacene-based organic semiconductors, giving researchers finer control over molecules used in flexible displays, sensors, solar cells, and optoelectronic devices. In chemistry, a radical relay strategy enabled multiple molecular components to be connected in a single controlled reaction, offering a more efficient route to complex molecules for pharmaceuticals and advanced materials. Together, these studies reveal the deeper architecture behind responsive matter. The future of technology will not be built only by discovering new substances. It will depend on learning how to program the way molecules assemble, interact, and perform. • Organic Solar Cells Beyond AI Predictions (Adv. Energy Mater. | Apr., 2026) • Rebuilding Organic Semiconductor Backbones (Angew. Chem. Int. Ed. | Apr., 2026) • Radical Relay Strategy Enables One-Step Multi-Component Molecular Assembly (Adv. Sci. | Apr., 2026) Across its laboratories, UNIST is showing that responsiveness is more than a material property. It is a design principle. Whether guiding tissue regeneration, controlling light, sensing the body, directing electron spin, or assembling molecules with greater precision, these studies point toward a common future: one where matter is engineered not just to endure changing conditions, but to read them, adapt to them, and act within them.

2026.06.01

  • Advanced Materials
  • Bioengineering
  • DNA Repair
  • Electron Spin
  • Matter that Responds
  • Muscle Repair
  • MXene
  • Organic Electronics
  • Photonics
  • Quantum Materials
  • Radical Relay
  • Responsive Materials
  • Semiconductor
  • Wearable Technology

Novel Blood-Based Graft Enables Simultaneous Muscle and Blood Vessel Regeneration

Abstract Volumetric muscle loss (VML), a severe injury involving irreversible loss of both muscle tissue and vasculature, poses a major barrier to the development of clinically viable muscle grafts. Functional restoration requires engineered constructs capable of reconstructing both contractile and vascular components that can functionally integrate with the host vasculature. Here, we introduce SPARC (spatio-chimeric, plasma-based, anisotropic, and shear-responsive construct), a mechanically bimodal fibrin hydrogel engineered via shear-guided assembly of plasma fibrin to recreate the structural and mechanical heterogeneity of native muscle. Controlled microfluidic shear generates aligned fibrillar bundles and a spatially graded bimodal stiffness architecture, establishing stiff, bundle-dense regions that favor myogenic differentiation and compliant regions that promote endothelial morphogenesis. When co-cultured with myoblasts and endothelial cells, the resulting anisotropic matrix directs spatially organized myogenic maturation and endothelial morphogenesis. In vivo evaluation in a murine VML model shows that vascularized muscle SPARC grafts restore muscle architecture and function, promoting neovascularization, myofiber regeneration, and enhanced motor recovery. Through its spatially mechano-programmed design, SPARC enables coordinated myogenic and endothelial organization within a single construct, establishing a scalable biofabrication strategy for functional repair of extensive muscle defects. A research team, affiliated with UNIST has reported a new tissue engineering approach that regenerates muscle and blood vessels at the same time, using only the patient's blood. This technology offers a promising solution for treating extensive muscle loss caused by trauma or surgery. Led by Professor Joo H. Kang of the Department of Biomedical Engineering at UNIST, the team collaborated with Professor Yoonhee Jin from Yonsei University to create a platform called SPARC (spatio-chimeric, plasma-based, shear-responsive construct). Using microfluidics, they assemble fibrin—an essential protein involved in blood clotting—into a structured scaffold. By applying controlled shear stress within tiny channels, they align fibrin fibers in specific patterns. Dense, stiff regions support muscle cell growth, while softer areas promote blood vessel formation. The result is a single, integrated scaffold that guides both tissues to develop side by side. In tests on mice with large muscle wounds, the grafts successfully connected with the host's blood supply, encouraging the formation of new vasculature and muscle tissue. The animals regained strength and mobility, demonstrating the therapy's potential to restore function. This approach is notable because it uses fibrin derived solely from the patient's blood, reducing the risk of immune rejection. It also simplifies scaffold fabrication by leveraging physical forces to create distinct microenvironments within one material. “We harness fibrin's natural ability to organize under mechanical shear, creating a multifunctional scaffold from a single, biocompatible material,” said Professor Kang. “This technology could revolutionize treatments for severe muscle injuries and tissue defects.” The findings of this research were published in the online edition of Advanced Materials on April 22, 2026. The study was supported by the Ministry of Science and ICT (MSIT) and the National Research Foundation of Korea (NRF). Journal Reference Su Hyun Jung, Minjun Kim, Da-Yoon Kim, et al., “Mechanically Spatio-Chimeric Fibrin Assembly Enables Vascular-Integrated Muscle Reconstruction for Volumetric Muscle Loss Repair,” Adv. Mater., (2026).

2026.05.28

  • Advanced Materials
  • BME
  • Department of Biomedical Engineering
  • Fibrin
  • Joo H. Kang
  • Microfluidics
  • Mofiber Regeneration
  • Motor Recovery
  • Novascularization
  • Shear Stress
  • SPARC
  • Vascularized Muscle Graft
  • Volumetric Muscle Loss

New Research Reveals High-Performance Organic Solar Cells Surpassing AI Predictions

Abstract Descriptor-based artificial intelligence (AI) has emerged as a paradigm for molecular design in organic solar cells (OSCs); However, it inherently overlooks collective effects governed by bond hybridization, intermolecular coupling, and aggregation thermodynamics. Such effects are encoded at the solution stage, where pre-aggregation of photoactive materials dictates nucleation pathways, phase separation, and molecular ordering during film formation. Herein, we introduce a YBOV non-fullerene acceptor featuring sp2-hybridized branched side chains that exhibit an unprecedentedly strong solution-state pre-aggregation propensity. This behavior translates into highly ordered solid films with a densely packed crystalline microstructure, enabled by a thermodynamically stabilized core–terminal dimer. As a result, incorporation of YBOV into OSCs not only outperforms the benchmark L8-BO-based device, but also confers an effective nucleation seeding-agent function across diverse host OSC platforms, delivering efficiencies of up to 19.67% via green-solvent processing by alleviating the intrinsic current–voltage trade-off. Machine-learning predictions largely match experimental photovoltaic parameters with a slight upward bias, except for open-circuit voltage, which exhibits anomalous behavior driven by pre-aggregation–driven seeding effects beyond descriptor-based AI. This work establishes sp2-hybridized branched side chains as a new molecular design principle, introducing pre-aggregation-enabled seeding effects beyond AI prediction and providing a universal strategy for high-performance OSCs. Researchers from UNIST and Sungkyunkwan University have created a new type of organic solar cell (OSC) that outperforms existing predictions and highlights a hidden factor in device performance. The secret lies in how molecules clump together in solution—a phenomenon that traditional AI models overlook. Professor Changduk Yang from the School of Energy and Chemical Engineering, in collaboration with Professor Doo-Hyun Ko from Sungkyunkwan University, reported a new OSC with a power conversion efficiency (PEC) of 19.67% through a clean, environmentally friendly process. OSCs are lightweight, flexible, and capable of covering large surfaces. They can be integrated into building facades, windows, and wearable devices. The manufacturing process involves dissolving organic materials in solvents and coating them onto substrates—an approach that's simple and scalable. The researchers designed a new molecule, named YBOV, with branched side chains that promote strong pre-aggregation in solution. This aggregation acts like a seed during film formation, guiding molecules to pack more orderly. The result is a crystalline, densely packed active layer that improves charge flow and boosts efficiency. Notably, devices made with YBOV achieved high performance even when produced with eco-friendly ortho-xylene solvent, avoiding toxic chlorinated options. YBOV also proved versatile. When added to different donor materials or used as an acceptor in various blends, it consistently increased device efficiency. Its aggregation behavior enhances performance across a range of formulations. However, this clustering effect escapes prediction by standard AI models. When trained on 750 device measurements, the models underestimated the open-circuit voltage for YBOV-based cells. This shows that AI, which predicts based on molecular structure alone, cannot fully capture the collective behaviors that influence real-world performance. “Our work introduces a new design principle,” said the research team. “It considers how molecules behave in solution—something AI cannot currently predict. Combining this insight with eco-friendly processing opens new paths for commercializing high-performance, sustainable organic solar cells.” Supported by the National Research Foundation of Korea (NRF) and the InnoCore program of the Ministry of Science and ICT (MSIT), the study involved Seokhwan Jeong, Donghoo Won, and Zhe Sun from UNIST who contributed equally. The findings of this research were published in Advanced Energy Materials on April 20, 2026. Journal Reference Seokhwan Jeong, Donghoo Won, Zhe Sun, et al ., “Beyond Descriptor-Based AI Design: Sp2-Hybridized Branched Side Chains Enable Pre-Aggregation–Driven Seeding Effects in Green-Solvent-Processed Organic Solar Cells,” Adv. Energy Mater., (2026).

2026.05.27

  • Advanced Energy Materials
  • AI
  • Changduk Yang
  • ECE
  • ECHE
  • Green-Solvent Processing
  • Organic Solar Cells
  • OSCs
  • Pre-Aggregation
  • School of Energy and Chemical Engineering
  • YBOV

New Study Unveils Water-Responsive Luminescent Material

Abstract Hydrogel-based photonic systems integrating luminescent emitters offer promise as soft, reconfigurable optical platforms, yet most designs lack internal optical engineering to control light propagation and confinement. Here, we present a lithographically programmable soft-photonic platform in which upconversion nanocrystals (UCNs) encapsulated within fluorocarbon nanoemulsion droplets are embedded in a poly(ethylene glycol) diacrylate (PEGDA) hydrogel microdome. Upon drying, strong refractive index contrast between the PEGDA matrix and fluorocarbon droplets creates a cooperative optical microenvironment that structures the near-infrared (NIR) excitation beam into a speckle-like field with localized hot spots while extending the photon dwell time within the microdome via internal reflection-based waveguiding. These effects yield a fully reversible, greater than sevenfold enhancement of upconversion luminescence—well beyond simple concentration or mechanical densification. This optical gain originates from multiple-scattering-assisted speckle excitation activated only in the contracted microdome state. Because UCNs are pumped by invisible NIR speckle illumination that rapidly varies in 3D across the microdome height, the incoherent sum of the photoluminescence manifests as a homogeneous filter-free visible brightness increase. The hydrogel microdomes, fabricated via a customized digital micromirror device (DMD)-based microlithography, enable high-resolution patterning of moisture-responsive displays, multicolor emission motifs, and reversible QR-code encryption, establishing a scalable route toward speckle-engineered soft photonic systems.' Researchers at UNIST have created a new material that dims when it absorbs moisture. This innovation could lead to water-sensitive security features, humidity sensors, and environmental-reactive displays. Led by Professor Jiseok Lee from the School of Energy and Chemical Engineering and Professor Jung-Hoon Park from the Department of Biomedical Engineering, the team developed a hydrogel with embedded upconversion nanocrystals (UCNs). When dry, the material glows more than seven times brighter than when wet. The core design involves oil droplets trapped inside a hydrogel dome. When near-infrared (NIR) light hits the nanocrystals, they emit visible light. In this structure, scattering within the oil droplets traps the light, boosting brightness. When the hydrogel absorbs water, its internal scattering drops, and the glow fades. The team demonstrated how this material can hide and reveal information. In one test, a hidden pattern beneath the hydrogel becomes visible only when water is applied, as the glow weakens. They also created QR codes that are scannable when dry but vanish when wet, making them useful for anti-counterfeiting. Durability stood out. The material retained consistent brightness over 100 wet-dry cycles, with less than 4% variation. It responds rapidly—within 0.1 seconds—fading visibly in seconds after contact with water. Lead author Chaeyeong Ryu said, “We improved brightness by designing the light pathways inside the hydrogel, without changing the nanocrystals. This makes the material ideal for moisture-triggered devices.” Professor Lee added, “The ability to program the color and pattern of the hydrogel microdome, combined with simple manufacturing, opens new paths for security, sensors, and displays across industries.” The findings of this research have been published in Advanced Functional Materials on April 20, 2026. This work was supported by the National Research Foundation of Korea (NRF) and the Ministry of Science and ICT (MSIT). Journal Reference Chaeyeong Ryu, Byungcheon Yoo, Seunghun Lee, et al ., “Speckle-Engineered Upconversion Amplification in Nanoemulsion-Templated Hydrogel Microdomes,” Adv. Funct. Mater. , (2026).

2026.05.26

  • Advanced Functional Materials
  • Department of Biomedical Engineering
  • Hydrogel
  • Jiseok Lee
  • Jung-Hoon Park
  • School of Energy and Chemical Engineering

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