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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

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연구하며 성장하다

UNIST의 학부생부터 대학원생까지 연구의
보조가 아닌 주체로 성장하는 경험을 제공합니다.

  • 학부생 연구참여
  • 국제학회·논문참여
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산학협력

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연구에서 산업까지, 현장과 가장
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대한민국 최대 산업도시 울산에 위치한
UNIST는 연구 성과가 기업과 산업 현장으로
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  • 울산 산업단지
  • 대기업 · 공기업과의 공동연구
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연구지원

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UNIST는 가장 늦게 출범한 과기원으로,
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갖추고 있습니다.

  • 빠른 신흥 분야 대흥
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태양전지 표면에 증발시킨 물질 막 입혔더니 성능·품질 균일성 ↑

페로브스카이트 태양전지의 발전 효율과 내구성을 높이면서, 만들어지는 전지마다 성능도 균일하게 유지하는 기술이 개발됐다. 고효율 태양전지를 대량 생산하는 데 청신호가 켜졌다. UNIST 에너지화학공학과 양창덕·신소재공학과 최경진 교수팀은 특수 물질을 진공에서 휘발시켜 페로브스카이트 표면에 얇게 입힘으로써 태양전지 발전 효율과 내구성을 높였다고 20일 밝혔다. 페로브스카이트 태양전지의 페로브스카이트층과 전자수송층 사이에 패시베이션 물질이 입혀진다. 패시베이션 물질을 바르면 페로브스카이트층 상단의 결함 제거되면서 전자 손실이 줄어 태양광을 전기로 바꾸는 효율이 높아진다. 결함은 소재 손상이 시작되는 지점이기도 해서 전지 수명도 늘어난다. 이 물질은 주로 용매에 녹여 바르는데 일부가 뭉치거나 표면에 고르게 퍼지지 않아 에너지 손실이 발생하고 전지마다 성능이 들쭉날쭉해질 수 있었다. 반면 패시베이션 물질을 진공에서 가열해 휘발시킨 뒤 기체 상태의 분자가 페로브스카이트 위에 바로 내려앉도록 하면 표면에 공급되는 물질의 양과 쌓이는 속도를 조절해 균일한 막을 만들 수 있다. 이 같은 진공 증착은 균일한 막을 만들기 위해 반도체 공정 등에서도 많이 쓰이는 공정이다. 관건은 휘발 속도를 잘 제어할 수 있는 물질 자체를 찾는 일이었다. 너무 쉽게 휘발되면 표면에 쌓이는 양을 조절하기 어렵고, 반대로 잘 휘발하지 않으면 더 높은 온도로 가열해야 해 물질 자체가 분해될 수 있기 때문이다. 연구팀은 패시베이션 물질 6종의 열 안정성과 휘발 특성을 비교해 ‘피페라지늄 다이아이오다이드(PDI)’를 선정했다. 이 물질을 초당 0.01나노미터씩 쌓자 용액으로 처리했을 때보다 분자들이 표면에 더 가깝고 고르게 붙어 결함에 따른 에너지 손실을 줄였다. 이 표면 처리 기술을 적용한 페로브스카이트 태양전지의 최고 효율은 26.05%로, 같은 물질을 용액으로 처리한 전지의 25.43%보다 높았다. 페로브스카이트와 실리콘을 위아래로 쌓은 탠덤 태양전지도 33.09%의 높은 공인 효율을 기록했다. 각각 12개 전지를 제작해 비교했을 때, 전지 간 효율 편차도 줄었다. 내구성도 향상됐다. 섭씨 65도에서 빛을 계속 비추며 작동시킨 시험에서 개발한 기술을 적용한 전지는 초기 효율의 90%를 유지하는 시간이 1,005시간으로, 용액으로 처리한 전지보다 약 55% 더 길어졌다. 이번 연구는 UNIST 에너지화학공학과 박지원·김지은 연구원, 신소재공학과 노영임 연구원이 제1저자로 참여했다. 박지원 연구원은 “패시베이션 물질의 휘발성을 하나의 설계 변수로 삼아 진공에서 휘발 속도를 안정적으로 제어함으로써, 페로브스카이트 표면에 균일한 막을 만들 수 있었다”고 설명했다. 양창덕 교수는 “이번 기술은 페로브스카이트 태양전지의 효율과 내구성을 높이면서 전지 간 성능 편차도 줄일 수 있는 방법”이라며 “페로브스카이트·실리콘 탠덤 태양전지에서도 33%가 넘는 인증 효율을 확보해 고효율 태양전지의 대면적·대량 생산에 도움이 될 것으로 기대한다”고 말했다. 연구는 친환경 에너지 화학 분야 권위지 저널인 에너지와 환경 과학(Energy & Environmental Science)에 9월 1일 출판됐으며, 과학기술정보통신부 한국연구재단, 기후에너지환경부 한국에너지기술평가원의 지원을 받아 이뤄졌다.

2026.10.07

  • 박막전지
  • 불활성화
  • 신소재공학과
  • 에너지화학공학과
  • 진공박막증착
  • 패시베이션
  • 페로브스카이트 태양전지
  • 피페라지늄 다이아이오다이드
  • 휘발성

간으로 ‘이사’간 대장암 세포, 생존 신호 수신기 막히자 유달리 약해졌다!

간 주변 조직을 모사한 환경에서 키운 대장암 세포는 생존 신호를 받아들이는 ‘수신기’ 단백질을 차단하면, 일반 환경에서 배양된 세포보다 생존율이 크게 떨어지는 것으로 나타났다. UNIST 바이오메디컬공학과 조승우·박태은 교수팀은 장기별 주변 조직을 재현한 배양 시스템을 만들어, 대장암 세포의 전이 초기 적응 과정과 간 전이 대장암의 취약점을 규명했다고 17일 밝혔다. 연구팀이 만든 배양 시스템은 장기에서 세포를 제거하고 세포외기질만 남겨 만든 젤에 환자 유래 대장암세포를 넣은 형태다. 세포외기질은 세포를 둘러싸 지탱할 뿐만 아니라 세포 표면의 수용체와 상호작용해 세포 성장과 생존에도 영향을 주는 물질이다. 장기마다 세포외기질이 다른데, 연구팀은 사람과 조직 성분이 유사하고 충분한 양을 확보할 수 있는 돼지의 대장·간·폐·뇌로 총 4종의 배양재료를 만들었다. 실험 결과, 배양재료에 따라 종양 덩어리의 형성 정도와 유전자 작동을 조절하는 ‘후성유전적 변화’가 다르게 나타났다. 암세포가 주변 조직에 따라 어떤 유전자를 활성화할지를 조절하며 적응해나간다는 의미다. 특히 간 조직 배양재료에서는 유전자 작동을 조절하는 단백질 ‘HNF4A’의 생성이 늘었고, 이를 억제하자 작은 종양 덩어리가 형성되는 비율이 크게 줄었다. 생존 신호의 ‘수신기’ 역할을 하는 단백질 ‘c-MET’을 차단하는 약물에도 취약했다. 약물 처리 후 암세포 생존율이 크게 떨어진 반면, 일반 배양재료에서는 반응이 미미했다. c-MET이 간으로 전이된 대장암의 ‘아킬레스건’이 될 수 있음을 보여주는 결과다. 연구팀은 “암세포가 다른 장기에 도착한 직후 적응하는 과정은 전이 성공을 가르는 중요한 관문이지만, 환자에게서는 이미 종양이 형성된 뒤 발견되는 경우가 많아 연구하기 어려웠다”며 “이번 연구는 장기별 주변 조직을 재현해, 암세포가 자리 잡은 곳에 따라 유전자 작동과 생존 방식이 달라질 수 있음을 보여줬다”고 설명했다. 연구진은 “다양한 암종으로 확대해 환자의 암이 특정 장기로 전이됐을 때의 취약점을 파고드는 맞춤형 치료 개발에 도움이 될 것”이라고 덧붙였다. 연구팀은 면역세포까지 함께 배양되는 시스템을 만들어, 장기별 암세포와 면역세포의 상호작용을 살펴보고 면역항암제의 효과와 독성을 평가하는 데 활용할 계획이다. 면역세포는 병원균뿐만 아니라 암세포를 찾아 제거하는 역할도 하며, 면역항암제는 암세포가 이러한 공격을 피하는 것을 막거나 면역세포의 공격 능력을 높이는 방식의 치료제다. 이번 연구는 UNIST 윤희정, 김다영 연구원이 제1저자로 참여했다. 연구는 생체재료 분야 국제 학술지 ‘바이오액티브 머터리얼즈(Bioactive Materials, 피인용지수 23.6)’에 8월 26일 자로 온라인 게재됐으며, 보건복지부 및 한국보건산업진흥원 K-헬스미래추진단의 지원으로 수행 중인 한국형 ARPA-H 프로젝트, 한국연구재단 기초연구실 후속연구사업 및 차세대바이오사업, 울산과학기술원 등의 지원을 받아 이뤄졌다.

2026.10.07

  • c-MET
  • HNF4A
  • 대장암
  • 바이오메디컬공학과
  • 세포외기질
  • 오가노이드
  • 전이암

스포츠 중계 하이라이트 찾은 AI, 더 진짜 같은 시험으로 평가한다!

스포츠 경기 영상에서 하이라이트를 뽑아내는 AI 모델의 성능을 제대로 평가할 수 있는 기술이 나왔다. UNIST 인공지능대학원 김태환 교수팀은 스포츠 영상에서 하이라이트를 추출하는 AI 모델을 평가하는 대규모 벤치마크인 ‘SVHighlights(Sport Video Highlights)’를 만들었다고 13일 밝혔다. 벤치마크는 어느 AI가 정답을 더 잘 맞히는지 비교하는 일종의 공통 시험지다. AI가 풀어야 할 문제뿐만 아니라 성능을 판단할 정답을 함께 있어야 한다. 기존 벤치마크에 담긴 영상은 대부분 2~4분 내외였다. ‘정답’을 만들려면 사람이 영상을 처음부터 끝까지 보면서 어느 구간이 하이라이트인지 일일이 표시해야 해 영상이 길수록 천문학적 시간과 비용이 들기 때문이다. 반면 연구팀이 만든 벤치마크는 축구, 야구, 농구, 배구, 미식축구, 아이스하키, 럭비, 레이싱 등 8개 종목 320편의 영상으로 구성돼 있으며, 누적 640.18시간이라는 방대한 규모다. 영상 한 편의 평균 길이가 2시간으로 기존 데이터셋보다 무려 30~60배나 길어, 실제 스포츠 중계 길이와 비슷한 수준이다. 이 같은 방대한 벤치마크를 구축하는 데 사람의 역할은 경기 시작과 끝 지점을 영상당 한 번 표시하고, 자동으로 짝지어진 화면을 격자 이미지로 훑어보는 정도에 그쳤다. 이 확인 과정에서 자동으로 짝지어진 화면이 오류로 드러난 비율은 0.18%에 불과했다. 인터넷 등에 이미 공개된 스포츠 공식 하이라이트 영상을 활용한 덕분에 이같이 길고 방대한 규모의 데이터셋을 비용 효율적으로 만들어낼 수 있었다. 전문 편집자가 고른 하이라이트 장면 자체가 믿을 만한 정답 역할을 하기 때문이다. 남는 문제는 하이라이트 영상이 원본의 ‘몇 분 몇 초’에서 나왔는지에 대한 타임스탬프 정보가 없다는 점이었는데, 연구팀은 이를 자동으로 찾아내는 매칭 알고리즘을 만들어냈다. 원본 영상과 하이라이트 영상의 프레임을 픽셀 단위(PSNR)로 비교해 가장 유사한 장면을 짝짓는 알고리즘이다. 또 알고리즘을 설계할 때 화면의 유사성뿐만 아니라 앞에서 찾은 장면과의 시간 순서까지 함께 따지도록 했다. 중계 영상에는 보통 득점 장면 등을 여러 번 리플레이하는 경우가 많아, 실제 경기 발생 시점 대신 시각적으로 동일한 리플레이 장면을 하이라이트로 잘못 매칭하는 오류를 방지하기 위해서다. 연구팀은 기존의 장면 분할 모델과 음성인식모델, 비전언어모델, 대규모 언어모델을 조합해 긴 영상에서도 하이라이트를 효과적으로 추출할 수 있는 ‘TF-SELECTOR’라는 AI 모델도 함께 개발했다. SVHighlights 벤치마크로 테스트했을 때, TF-SELECTOR는 대부분의 지표에서 기존 모델들보다 우수한 성능을 보였다. 차순위 모델과 비교해 가장 중요하다고 고른 장면이 실제 하이라이트인지를 평가하는 HIT@1은 2.50%포인트, 실제 하이라이트 수만큼 후보를 골랐을 때 얼마나 많이 찾아냈는지를 평가하는 HIT@K는 4.04%포인트 높았으며, 예측 구간과 정답 구간의 겹침을 나타내는 IoU도 2.95점 높았다. 이번 연구는 이동규 UNIST 석·박사통합과정생, 기영빈 석사가 제1저자로 함께 했다. 김태환 교수는 “방송사가 이미 만들어 둔 하이라이트를 활용해 사람이 수 시간을 들여야 했던 정답 작업을 대체했으며, 같은 방식으로 데이터를 계속 늘려갈 수 있어 장시간 영상 분석 모델을 객관적으로 평가하고 성능이 더 나은 모델을 개발하는 데 도움이 될 것”이라고 말했다. 연구 결과는 지난달 9일 제주에서 열린 데이터마이닝분야 권위 국제학회인 ACM KDD(ACM SIGKDD Conference on Knowledge Discovery and Data Mining) 채택됐다. 데이터셋과 코드는 연구팀의 프로젝트 페이지(https://leedongkyu2019.github.io/SVHighlights/) 에서 확인 할 수 있다. 연구 수행은 과학기술정보통신부 및 정보통신기획평가원의 인간과 교감하는 멀티모달 인터랙션 인공지능 기술 (RS-2022-II220608/2022-0-00608), 산업융합형 멀티모달 생성 인공지능 인재양성 사업 (RS-2024-00360227), AI스타펠로우십지원 (RS-2025-25442824), 인공지능대학원 사업 (No.RS-2020-II201336)의 지원을 받아 이뤄졌다.

2026.10.05

  • 데이터마이닝
  • 벤치마크
  • 요약AI
  • 인공지능대학원
  • 하이라이트찾는AI

내 알레르기까지 챙기는 AI 비서, 기억해야 할 정보 줄여 스마트폰에 쏙!

알레르기와 같은 사용자의 특성에 맞춰 AI가 더 정확한 맞춤형 답변을 내놓도록 하는 개인화 AI 기술이 새롭게 개발됐다. UNIST 컴퓨터공학과 공태식 교수팀은 사용자와 밀접한 정보만 선별·저장해 맞춤형 답변을 더 빠르게 내놓게 하는 온디바이스 검색증강생성(RAG) 기술인 ‘에픽(EPIC)’을 개발했다고 10일 밝혔다. 온디바이스 검색증강생성은 챗GPT와 같은 언어모델이 사용자의 기기 안에 저장된 웹페이지나 이전 대화 내용을 먼저 검색하고, 여기서 찾은 정보를 보태 답변을 만들도록 하는 기술이다. 언어모델이 미리 학습하지 못한 최신 정보나 사용자의 개인적인 기록까지 답변에 반영할 수 있어 더 정확하고 유용한 답변을 만들 수 있다. 연구팀이 새롭게 개발한 온디바이스 검색증강생성 기술인 에픽은 각 자료가 사용자 취향과 의미상 얼마나 가까운지를 빠르게 계산해 관련성이 낮은 자료를 먼저 걸러낸 뒤, 남은 자료는 언어모델이 다시 확인하는 방식을 통해 꼭 필요한 정보만을 남겨 검색 정보를 저장하는 공간을 줄일 수 있다. 기존 온디바이스 검색증강은 개인정보를 기기 밖으로 보내지 않아 사생활 침해 우려를 줄일 수 있지만, 휴대전화와 같은 온디바이스 기기에서 메모리를 지나치게 많이 차지하는 문제가 있다. 또 에픽은 정보를 저장할 때 원정보뿐만 아니라 이 정보를 어떤 상황에서 활용할지를 담은 사용지침을 함께 붙여 저장하는 방식이라 더 정확하고 빠른 검색이 가능하다. 만약 해산물 알레르기가 있는 사용자가 “제주도에서 먹을 음식을 추천해 줘”라고 물으면, 에픽은 질문과 ‘해산물 알레르기’를 연결하고, 관련 사용 지침이 붙은 제주 음식 자료를 찾아 답변 모델에 전달함으로써 갈치조림 대신 흑돼지 요리 등을 추천할 수 있게 된다. 실제 추천·토론·설명·대화 상황을 다룬 네 개의 벤치마크와 세 종류의 언어모델 조합으로 검증한 결과, 검색용 저장공간과 검색 시간은 줄고 사용자 취향을 반영한 답변의 정확도는 높아졌다. 위키피디아에서 맞춤형 추천 정보를 찾는 PrefWiki 벤치마크에서 저장공간은 기존 648.96MB에서 0.27MB로 약 2,404분의 1이 됐고, 네 벤치마크의 평균 검색 시간은 96.5밀리초(ms)에서 3밀리초로 줄었다. 모든 벤치마크와 언어모델 조합에서 답변 정확도가 높아졌으며, 특히 Llama-3.1-8B-Instruct를 답변 모델로 사용한 실험에서는 에픽의 사용자 취향 반영 정확도가 기존 최고 성능 기술보다 평균 18.79%포인트 높았다. 서버가 아닌 실제 개인 기기에서도 에픽이 작동하는지를 검증했을 때도, 젯슨 오린 나노와 맥북 프로 M4, 갤럭시 Z 플립6에서 검색용 메모리를 1MB 미만으로 유지하면서 질문 한 건당 5.21∼29.35밀리초 만에 필요한 자료를 찾았다. 제1저자인 이창민 연구원은 “에픽은 새로운 자료가 들어오거나 사용자 취향이 바뀌어도 검색 목록 전체를 다시 만들지 않고 관련 자료만 추가하거나 제거할 수 있어 장기간 사용하는 맞춤형 AI에 적합하다”며 “다만 자료를 지나치게 엄격하게 선별하면 취향과 약하게 관련된 유용한 정보를 놓칠 수 있는 만큼, 검색 범위를 유연하게 넓히고 오래된 기억을 삭제하거나 압축하는 기술을 후속 연구에서 개발할 계획”이라고 설명했다. 공태식 교수는 “개인화된 AI가 사용자 맞춤 답변을 내놓기 위해 정보를 기억하는 방식을 ‘많이 저장하는 것’에서 ‘사용자에게 가치 있는 것을 저장하는 것’으로 바꾼 연구”라며 “개인정보를 외부로 보내지 않으면서도 작은 검색 메모리만으로 개인의 취향과 요구를 놓치지 않고, 스마트폰과 노트북 같은 일상 기기에서 빠르게 작동하는 맞춤형 AI의 개발에 기여할 것”이라고 말했다. 이번 연구는 과학기술정보통신부·정보통신기획평가원(IITP)의 AI 스타 펠로우십, 인공지능대학원지원사업, 초거대 제조 AI 연구지원사업과 한국연구재단 지원 등을 받아 수행했으며 연구결과는 지난 7월 서울에서 열린 인공지능 3대 국제학회인 국제머신러닝학회(International Conference on Machine Learning, ICML)에서 공개됐다. 연구 코드는 https://github.com/UbiquitousAILab/EPIC 에서 확인할 수 있다.

2026.10.01

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겨울 한파·폭설 예측 성패, ‘중앙태평양 엘니뇨’에 있었다!

중앙태평양 엘니뇨가 발생한 해의 겨울에는 북반구 겨울 기후의 예측 정확도가 높아질 수 있다는 연구 결과가 나왔다. 지구환경도시건설공학과 이명인 교수 연구팀은 한국과학기술연구원(KIST), 영국 기상청 해들리센터와의 공동 연구를 통해 중태평양에서 발달하는 엘니뇨가 겨울철 북대서양진동(NAO)의 예측 정확도를 크게 높이는 현상과 원인을 규명했다. 북대서양진동(North Atlantic Oscillation, NAO)은 북극의 찬 공기를 가두는 제트기류의 강도를 좌우하는 대기 순환 패턴이다. 북반구 한파와 폭설에 큰 영향을 미치지만 해마다 변동 폭이 커 한 달 뒤 상황조차 예측하기 어렵다. 연구에 따르면, 중앙태평양 엘니뇨가 발생한 겨울에는 북대서양진동을 훨씬 더 잘 예측할 수 있었다. 여러 계절 예측 시스템이 11~12월에 내놓은 이듬해 1~2월의 NAO 예측값을 실제 관측과 비교한 결과, 전체 분석 기간의 예측 상관계수는 0.48이었지만 중앙태평양 엘니뇨가 발생한 겨울에는 0.78까지 높아졌다. 이 수치가 1에 가까울수록 해마다 달라지는 NAO의 변화를 잘 예측했다는 뜻이다. 연구진은 이러한 차이가 중앙태평양 엘니뇨가 북태평양 수온과 북대서양 대기 사이의 연결을 강화하기 때문인 것으로 분석했다. 중앙태평양 엘니뇨가 발생하면 알래스카와 하와이 사이 알류샨 열도 남쪽 바다, 즉 북태평양의 수온 변동이 커지면서 저기압이 주로 발달하고 이동하는 경로인 ‘스톰트랙’의 위치와 세기도 바뀐다. 이 스톰트랙 변화가 제트기류의 변화와 맞물려 북미를 거쳐 북대서양까지 이어진다는 것이다. 북태평양 수온은 대기보다 천천히 변해 비교적 오래 유지되기 때문에, 북태평양 수온과 북대서양 대기의 연결이 강해질수록 이후 NAO 변동을 미리 가늠할 수 있는 단서도 강하게 나타나게 된다. 제1저자인 김기욱 연구원은 “북대서양은 대기의 자연 변동성이 매우 강해 기후 모델이 예측 가능한 신호를 충분히 포착하기 어려운 지역인데 중태평양 엘니뇨가 발생할 때 강화되는 원격상관으로 NAO를 예측할 수 있는 ‘기회의 창’이 열리는 셈”이라고 설명했다. 원격상관은 멀리 떨어진 두 지역의 기후 현상이 대기나 해양의 흐름을 통해 서로 연결돼 함께 변하는 현상이다. 기후 모델이 이러한 예측 단서를 충분히 반영하지 못하고 있다는 점도 확인됐다. 중앙태평양 엘니뇨가 발생한 겨울에는 실제 관측과 비교한 NAO 예측 성능이 크게 높아졌지만, 여러 차례 기후 모델을 돌린 결과에서 계산한 예측 가능한 신호의 크기는 그만큼 증가하지 않은 것이다. 실제 대기가 기후 모델 내부에서 나타나는 것보다 더 잘 예측되는 이러한 현상을 ‘신호 대 잡음 역설’이라고 한다. 연구진은 북태평양 수온과 북대서양 대기 사이의 연결을 기후 모델이 실제보다 약하게 표현하는 것이 신호 대 잡음 역설의 한 원인일 수 있다고 분석했다. 이명인 교수는 “엘니뇨의 발생 위치와 위상에 따라 달라지는 원격상관을 기후 모델에 정확하게 반영하는 것이 겨울철 예측 성능을 높이는 데 중요하다”며 “이번에 규명한 북태평양과 북대서양 사이의 원격상관 과정을 기후 모델이 보다 잘 재현한다면 북대서양진동뿐 아니라 한파와 폭설 등 겨울철 이상기후의 장기 전망을 개선하는 데도 도움이 될 것”이라고 설명했다. 이번 연구 결과는 세계적 권위지 네이처(Nature)의 지구·환경과학 분야 자매지인 ‘커뮤니케이션스 어스 앤드 인바이런먼트(Communications Earth & Environment)’에 8월 27일 공개됐다. 연구 수행은 기상청의 ‘기후위기 대응 국가기후예측시스템 개발’ 사업과 과학기술정보통신부의 한국연구재단(NRF) 사업(RS-2026-25492386)의 지원을 받아 이뤄졌다.

2026.09.30

  • 북극진동
  • 북대서양진동
  • 북반도한파
  • 스톰트랙
  • 엘리뇨
  • 원격상관
  • 제트기류
  • 중앙태평양엘리뇨
  • 지구환경도시건설공학과
  • 폭설

빗방울보다 적은 물로 45시간 전기 만든다!...초소형 ‘수력발전기’ 개발

빗방울보다 적은 3마이크로리터(μL)의 물로 최대 45시간 전기를 만들 수 있는 손톱보다 작은 ‘수력발전기’가 나왔다. UNIST 에너지화학공학과 고현협 교수팀은 물속 양이온의 농도 차를 유도해 장시간 직류 전기를 생산하는 초소형 박막 수분 발전기를 개발했다고 9일 밝혔다. 일반적인 수력발전은 물이 높은 곳에서 낮은 곳으로 떨어질 때의 낙차로 터빈을 돌리는 반면, 연구팀이 개발한 초소형 발전기는 물속 양이온의 농도 차로 전압을 만들어 발전한다. 양이온의 농도 차를 만들기 위해 발전기 박막 속에 한쪽으로 갈수록 폭이 좁아지는 물 통로가 만들어지도록 설계됐다. 통로 벽은 물속에서 음전하를 띠는 맥신과 셀룰로스 나노섬유로 이뤄져 있는데, 통로가 좁아질수록 양이온이 통로 벽의 인력에 영향을 더 받아 좁은 구역의 양이온 농도가 넓은 구역보다 높아지는 원리다. 발전기의 박막은 켜켜이 쌓인 맥신 나노시트 사이사이에 셀룰로스 나노섬유가 들어가 있다. 한쪽 끝은 물을 잘 빨아들이는 셀룰로스 나노섬유가 부풀어 오르고, 반대쪽 끝은 테이프로 눌러 부풀지 못하게 한 구조다. 이 덕분에 물을 넣으면 반대쪽으로 갈수록 폭이 좁아지는 물 통로가 만들어진다. 또 박막 내부의 나노통로를 따라 물이 빠르게 퍼지는 모세관 현상이 일어나고, 켜켜이 쌓인 통로들에 순차적으로 물로 채워지면서 이온 이동 현상이 지속될 수 있다. 이 박막 발전기 하나의 크기는 가로 5밀리미터(㎜), 세로 7밀리미터로 손톱보다 작고, 실제 전기를 만드는 박막 두께도 15마이크로미터(μm)에 불과하지만, 단 한 번 3마이크로리터의 물만으로 20시간 이상 전압을 유지하고 최대 약 45시간 동안 전압을 출력해 낼 수 있다. 유연한 구조와 얇은 두께 덕분에 발전기를 여러 층으로 쌓을 수 있으며, 실제 2개 층으로 쌓은 단위 소자 48개를 직렬로 연결해 디지털시계를 직접 구동할 수 있었다. 또 수돗물·바닷물·땀 등을 가리지 않고 다양한 액체로 전력 생산이 가능했다. 이번 연구는 UNIST 에너지화학공학과 나상윤 박사와 정건영 박사가 공동 제1저자로 참여했다. 연구팀은 “이번에 개발된 발전기는 수분 발전기의 일종”이라며 “기존 수분 발전기는 물의 증발이나 흡습 현상에 의존해 이온의 농도 차를 유도했기 때문에 발전기를 밀폐 분리하기 어렵고, 주변 습도와 공기 흐름에 따라 출력이 달라지는 문제가 있었다”고 설명했다. 이어 “이번 발전기는 물의 증발이나 흡습 현상에 의존하는 대신, 박막 내부의 나노채널 구조를 통해 이온의 선택적 이동을 유도함으로써 외부 환경의 영향을 최소화하고 장시간 전기를 생산할 수 있도록 했다.”라고 덧붙였다. 고현협 교수는 “밀폐한 상태에서도 장시간 전압을 유지할 수 있는데다 얇고 유연하며 여러 층으로 쌓아 충분한 전력을 생산할 수 있다는 장점이 있는 만큼 웨어러블 전자기기뿐만 아니라 소형 센서, 분산형 전자기기 등 다양한 자가발전 전원 기술로 확장할 수 있을 것으로 기대한다”라고 말했다. 이번 연구는 과학기술정보통신부 한국연구재단의 과학기술분야 기초연구 사업, 국가과학기술연구회의 창의형 융합연구사업, 과학기술정보통신부·광주과학기술원(GIST)의 InnoCORE 프로그램의 지원으로 수행됐다. 이번 연구 성과는 Wiley에서 발행하는 세계적인 재료 분야 국제학술지인 ‘어드밴스드 머티리얼즈(Advanced Materials)'에 8월 12일자 온라인 게재됐다.

2026.09.28

  • 맥신
  • 모세관현상
  • 박막발전기
  • 셀룰로오스
  • 수력발전기
  • 수분발전기
  • 양이온농도차
  • 에너지화학공학과

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Research Impact

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UniSim-SLAM Keeps Robots on Track in Unfamiliar Spaces

Abstract Recent geometric foundation models enable feed-forward inference for SLAM, but their predictions are strongly dependent on the input view set, which leads to geometric inconsistencies and trajectory drift when results are chained over long sequences. Online deployment further exposes a trade-off between the low latency of two-view tracking and the constraint richness of multi-view inference. We introduce UniSim-SLAM, an integrated system that runs lightweight two-view keyframe tracking in the frontend and performs periodic multi-view submap refinement in the backend. To combine predictions defined in heterogeneous local coordinates with inconsistent scales, we formulate a unified multi-level factor graph on Sim(3) that jointly optimizes global keyframe poses and submap poses. The graph integrates temporal view-to-view odometry edges, view-to-submap bridge edges with depth-statistics scale anchoring, and submap-to-submap tie and scale constraints to enforce consistent similarity relations across submaps. Experiments on TUM RGB-D and 7-Scenes show that UniSim-SLAM achieves state-of-the-art accuracy in the uncalibrated setting, reducing trajectory error by 38.5% on TUM RGB-D and 45.9% on 7-Scenes compared to prior best results. Robots navigating unfamiliar environments must track their position while continuously mapping the space around them. AI has made both tasks faster, but a persistent trade-off remains: using more camera views can improve accuracy, but requires more processing time. Professor Kyungdon Joo and his research team from the Graduate School of Artificial Intelligence at UNIST have developed UniSim-SLAM, a system that combines rapid camera tracking with periodic multi-view refinement. The approach allows robots to update their position quickly while correcting errors that would otherwise accumulate as they move. Known as simultaneous localization and mapping (SLAM), the underlying technology enables robots and other autonomous systems to determine their location while reconstructing their surroundings. Recent AI-based approaches can infer 3D geometry directly from camera images, but small differences between successive estimates can compound over long sequences, gradually pushing the reconstructed path away from the robot's actual trajectory. UniSim-SLAM tackles the problem by giving fast tracking and detailed reconstruction different roles. It compares two camera views at a time to track movement, then periodically brings multiple views together to refine the local 3D map. A unified optimization framework aligns estimates produced at different scales and orientations, keeping the reconstructed environment and camera trajectory consistent over time. On two standard indoor benchmarks achieved, UniSim-SLAM state-of-the-art results in the uncalibrated setting. With the previous best Compared methods, it reduced trajectory error by 38.5% on TUM RGB-D and 45.9% on 7-Scenes. The system was also considerably faster than a multi-view alternative evaluated in the study. VGGT-SLAM required 3.41 seconds to produce a result, compared with 0.197 seconds for UniSim-SLAM. The new approach also improved the accuracy of 3D reconstruction. “UniSim-SLAM brings fast tracking and accurate multi-view analysis into the same system,” said Professor Joo. “This could benefit applications that need reliable localization and real-time 3D reconstruction, from robotics and autonomous driving to augmented reality.” The study, with Inha Lee of UNIST as first author, was presented at the European Conference on Computer Vision (ECCV 2026), held September 8–12 in Malmö, Sweden. The work was supported by the Ministry of Science and ICT (MSIT) through the Institute of Information & Communications Technology Planning & Evaluation (IITP), including the Artificial Intelligence Graduate School Program at UNIST and programs in collaborative AI and spatial immersive technologies, as well as the InnoCORE program. Journal Reference Inha Lee, Dongjae Jeong, Junhee Lee, and Kyungdon Joo, "UniSim-SLAM: Feed-Forward SLAM with Unified Sim(3) Optimization," ECCV'26 (2026).

2026.10.08

  • AIGS
  • AX
  • College of AI and Integrated Systems
  • Computer Vision
  • ECCV
  • Feed Forward SLAM
  • Graduate School of Artificial Intelligence
  • Kyungdon Joo
  • Robotics
  • Simultaneous Localization and Mapping
  • UniSim-SLAM
  • Visual SLAM

A More Efficient Energy Strategy for Power-Hungry AI Data Centers

AI data centers consume enormous amounts of electricity—not only to run thousands of GPUs, but also to keep them cool. A new study suggests that recovering waste heat while integrating on-site power generation and carbon capture could substantially reduce both their cost and carbon footprint. Led by Professor Hankwon Lim of the Graduate School of Carbon Neutrality at UNIST, a research team evaluated a data-center energy system combining solid oxide fuel cells (SOFCs), carbon capture, and organic Rankine cycle (ORC) cooling. Compared with a conventional grid-powered, air-cooled system, the proposed approach could reduce total system costs by approximately 48% and lifecycle greenhouse gas emissions by up to 72%. The system puts waste heat to work in two ways. High-temperature heat from the fuel cells supplies energy for the carbon-capture process, while heat removed from servers is recovered through an ORC to generate additional electricity. This reduces both the energy required for cooling and the amount of electricity the data center must draw from the grid. The researchers modeled a data center with 20,000 GPUs and compared eight combinations of power supply, cooling, and carbon capture using energy prices and electricity mixes in Korea, the United States, and the European Union. Across a broad range of cost and emissions priorities, the combination of SOFC power, carbon capture, and ORC cooling consistently ranked highest. ORC cooling performed particularly well across all three regions, reducing annual cooling-related electricity costs by as much as $19 million. Lower electricity demand also cuts annual greenhouse gas emissions by an estimated 80,000 to 150,000 metric tons, potentially avoiding $5 million to $10 million in annual carbon costs under carbon-pricing schemes such as the EU Emissions Trading System. The preferred source of electricity varied by region. Relatively inexpensive natural gas made SOFC generation economically attractive in the United States, while in Korea, where natural gas is more expensive, grid electricity remained more economical when cost was prioritized. “As AI data centers expand, electricity supply, cooling, and carbon emissions need to be considered together,” said Donghyoun Lee from the Graduate School of Carbon Neutrality at UNIST. “Our analysis shows how power generation, waste-heat recovery, and carbon capture can be evaluated as a single energy system.” “The best strategy will depend on local energy prices and the carbon intensity of electricity,” said Professor Lim. “This framework can help identify energy systems that balance cost and emissions for data centers of different sizes and in different regions.” The findings of this study have been published online in Chemical Engineering Journal on August 14, 2026. The research was supported by the National Research Foundation of Korea (NRF) and the Ministry of Science and ICT (MSIT). Journal Reference Donghyoun Lee, JeHyeon Seong, and Hankwon Lim, "An integrated solution for data center power supply, thermal management, and carbon capture evaluated through a multi-criteria decision analysis framework," Chem. Eng. J., (2026).

2026.10.07

  • Air Cooling
  • Chemical Engineering Journal
  • CN
  • Graduate School of Carbon Neutrality
  • Hankwon Lim
  • ORC
  • Organic Rankine Cycle
  • SOFC

EPIC Helps Personal AI Remember What Matters

Abstract With the rapid emergence of personal AI agents based on Large Language Models (LLMs), implementing them on-device has become essential for privacy and responsiveness. To handle the inherently personal and context-dependent nature of real-world requests, such agents must ground their generation in device-resident personal context. However, under tight memory budgets, the core bottleneck is what to store so that retrieval remains aligned with the user. We propose EPIC (Efficient Preference-aligned Index Construction), which focuses on user preferences as a compact and stable form of personal context and integrates them throughout the RAG pipeline. EPIC selectively retains preference-relevant information from raw data and aligns retrieval toward preference-aligned contexts. Across four benchmarks covering conversations, debates, explanations, and recommendations, EPIC reduces indexing memory by 2,404 times, improves preference-following accuracy by 18.79 %p, and achieves 32.17 times lower retrieval latency over the best-performing baseline. In on-device experiments, EPIC maintains under 1 MB memory and achieves 5.21 to 29.35 ms/query latency across three platforms, while supporting streaming updates under preference drift. From previous conversations to individual preferences and constraints, personal AI agents work best when they can draw on a user's own context. However, keeping all of that information readily searchable can quickly strain the limited memory of smartphones and other personal devices. Led by Professor Taesik Gong of the Department of Computer Science and Engineering at UNIST, the team developed EPIC (Efficient Preference-aligned Index Construction), an on-device retrieval framework that selectively stores information relevant to a user's preferences. The approach sharply reduces memory use and retrieval time while improving how well AI responses reflect individual needs. EPIC is designed for retrieval-augmented generation (RAG), which allows a language model to draw on information beyond what it learned during training. On personal devices, however, indexing everything from documents and browsing activity to conversation histories can consume substantial memory. EPIC instead filters data before indexing, retaining what matters to the user while discarding what does not. For each item it retains, EPIC also creates an instruction describing when that information should be used. If a user with a seafood allergy asks for food recommendations while traveling, for example, the system can connect the request with that dietary constraint and retrieve suitable options rather than simply returning the most popular dishes. Across four benchmarks covering recommendations, debates, explanations, and conversations, EPIC reduced indexing memory by up to 2,404 times and retrieval latency by 32.17 times compared with the best-performing baseline. With Llama-3.1-8B-Instruct, preference-following accuracy improved by an average of 18.79 percentage points. Tests on a Jetson Orin Nano, MacBook Pro M4, and Galaxy Z Flip6 showed that EPIC could operate with less than 1 MB of retrieval memory, retrieving relevant information in 5.21 to 29.35 milliseconds per query. The system can also update its memory as new information arrives or user preferences change, without rebuilding the entire index. “EPIC is well suited to personalized AI that must adapt as new information arrives and user preferences change,” said Changmin Lee, the study's first author. “We plan to explore more flexible retrieval strategies, including ways to retain useful information that may be only indirectly related to a preference, while removing or compressing outdated memories.” “Rather than storing as much information as possible, this work focuses on storing what is valuable to the individual user,” said Professor Gong. “EPIC could help make personalized AI faster and more practical on everyday devices while keeping personal information on the device.” The research was presented at the 43rd International Conference on Machine Learning (ICML 2026) in Seoul. The code and data are available through the team's EPIC repository. The work was supported by the Ministry of Science and ICT and the Institute of Information & Communications Technology Planning & Evaluation (IITP), as well as the National Research Foundation of Korea. Journal Reference Changmin Lee, Jaemin Kim, and Taesik Gong, "From Volume to Value: Preference-Aligned Memory Construction for On-Device RAG," ICML '26 , (2026).

2026.10.06

  • Agentic AI
  • Chat GPT
  • CSE
  • Department of Computer Science and Engineering
  • EPIC
  • Machine Learning
  • Personal AI Agents
  • TaeSik Kong

Central Pacific El Niño Improves North Atlantic Winter Forecasts

Abstract The wintertime North Atlantic Oscillation is a major mode of variability affecting climate across the Northern Hemisphere, yet its seasonal prediction skill over the North Atlantic remains lower than that over the Pacific. We examine North Atlantic Oscillation predictability through Pacific teleconnections using reanalysis data and multi-model hindcasts from seasonal-to-decadal forecasting systems. Here we show that Central Pacific El Niño events significantly enhance both North Atlantic Oscillation forecast skill and the predictable signal over the North Atlantic. Reanalysis and equatorial Pacific pacemaker experiments reveal that Central Pacific El Niño enhances sea surface temperature variability over the Aleutian region, modulates Atlantic storm-track activity, and strengthens the Pacific–Atlantic teleconnection. Coupled Model Intercomparison Project Phase 6 simulations suggest that more frequent Central Pacific El Niño occurrence under greenhouse warming may favor this teleconnection. These results identify Central Pacific El Niño-driven Pacific–Atlantic teleconnections as an important source of North Atlantic Oscillation predictability and seasonal forecast skill. Seasonal forecasts for the North Atlantic have long lagged behind those for the Pacific. A new study finds that forecasts of the North Atlantic Oscillation (NAO) become considerably more accurate during winters marked by Central Pacific El Niño. A team, led by Professor Myong-In Lee of the Department of Civil, Urban, Earth, and Environmental Engineering at UNIST traced the improvement to a stronger climate connection between the North Pacific and North Atlantic. The NAO is a major pattern of atmospheric variability that shapes winter weather across Europe and North America. The study involved researchers from the Korea Institute of Science and Technology (KIST) and the Met Office Hadley Center in the United Kingdom. Across several seasonal forecasting systems, the correlation between predicted and observed NAO conditions for January and February was 0.48 over the full study period. During Central Pacific El Niño winters, it rose to 0.78, showing a marked increase in forecast skill. The researchers found that Central Pacific El Niño strengthens a chain of climate interactions linking the two ocean basins. It increases sea surface temperature variability near the Aleutian region of the North Pacific, shifting the position and intensity of the storm track. The resulting changes in atmospheric circulation extend across North America to the North Atlantic, where they influence the NAO. Because ocean temperatures change more slowly than the atmosphere, these North Pacific temperature patterns can persist long enough to provide an early signal of atmospheric conditions that develop later over the North Atlantic. “The North Atlantic has strong internal atmospheric variability, which makes predictable signals difficult for climate models to capture,” said Kiwook Kim, the study's first author. “During Central Pacific El Niño, the stronger connection between the Pacific and Atlantic effectively opens a window of opportunity for more skillful NAO forecasts The findings also shed light on the signal-to-noise paradox, in which the real atmosphere proves more predictable than climate models suggest. The researchers found that models may underestimate the connection between North Pacific sea surface temperatures and North Atlantic circulation, limiting their ability to capture this predictable signa. “Where El Niño develops in the Pacific matters for how its influence reaches the North Atlantic,” said Professor Lee. “If climate models can better capture this connection, we may be able to improve seasonal outlooks for the NAO and related winter extremes, including cold spells and heavy snowfall. The study was published in Communications Earth & Environment , a sister journal to Nature Portfolio journals, on August 27, 2026. The research was supported by the Korea Meteorological Administration and by the Ministry of Science and ICT (MSIT) through the National Research Foundation of Korea (NRF). Journal Reference Kiwook Kim, Myong-In Lee, Daehyun Kang, and Adam A. Scaife, “Central Pacific El Niño-driven Pacific–Atlantic teleconnections are an important source of North Atlantic Oscillation predictability,” Commun. Earth Environment. , (2026).

2026.10.02

  • Communications Earth & Environment
  • Department of Civil Urban Earth and Environmental Engineering
  • El Niño
  • Myong-In Lee
  • Nature
  • S2D
  • Storm Track
  • UEE

Beyond Ideal Conditions

《Editor's Note: Research works by controlling variables. But the problems it ultimately confronts rarely offer the same courtesy. Heat gets into storage tanks. Expertise shifts from one question to the next. Satellite images arrive out of season. Materials face conditions far beyond the laboratory norm. The obvious response is to restore control —keep the heat out, remove the variation, recreate the ideal test. But what happens when ideal conditions are no longer an option? This month, UNIST researchers took that question in different directions. Some intervene before a problem takes hold —or after a familiar line of defense has failed. Others design for rather variation than uniformity, or put promising results to more demanding tests. The approaches differ, but the underlying shift is the same —rather than trying to restore control, they rethink the solution around what actually changes.》 CHANGE WHERE YOU INTERVENE “Sometimes the best place to solve a problem is not where it appears.” For atomically thin semiconductors, contamination during fabrication can be especially difficult to undo. Plasma exposure changes the chemistry of photoresist, causing residue to bind more strongly to MoS₂. Aggressive cleaning, meanwhile, risks damaging the material itself. Rather than trying to remove the residue afterward, UNIST researchers placed a removable, 5-nanometer metal layer over the semiconductor before patterning, preventing the contamination from reaching its surface. The resulting transistors showed roughly a tenfold reduction in contact resistance and a similar increase in on-current. Liquid hydrogen presents the problem from the opposite direction. Even well-insulated tanks cannot keep heat out indefinitely. Instead of treating insulation as the only line of defense, researchers investigated whether metal-organic frameworks could capture evaporating hydrogen after heat enters the tank and slow the buildup of pressure. In modeling, IRMOF-20 preserved about 97 percent of the volumetric capacity of liquid hydrogen while extending the projected storage period from roughly 64 to 221 days. One solution acts before the problem reaches the material: the other takes effect after a familiar line of defense has been breached. In both cases, changing where researchers intervene changes what can be done about the problem. ■ New Process Shields 2D Semiconductors from Fabrication Residue (Small) ■ Rethinking Liquid Hydrogen Storage with MOFs (Nature Communications) WORK WITH WHAT CHANGES “When the world refuses to stay consistent, the method has to change with it.” Personalization gets harder when expertise refuses to stay fixed. A person who is an expert in one subject may be a novice in another—and even within the same field, expertise can change from question to question. ExPerT responds to that variation rather than smoothing it away. By combining the semantics of each query with patterns in a user's typing behavior, the framework estimates expertise for individual questions and adjusts the detail, terminology, and complexity of its answers accordingly. In a study involving 40 participants and 1,270 queries, it reduced expertise-estimation error by 65.7 percent compared with the strongest baseline. For wildfire assessment, the changing conditions are not the user but the landscape. Satellite images taken before and after a fire may come from different seasons, allowing natural changes in vegetation to be mistaken for fire damage. Instead of requiring seasonally matched images, UNIST researchers use nearby unburned vegetation to estimate seasonal change and correct the comparison. Across 12 US wildfires, it achieved a correlation of 0.72 with field observations using seasonally mismatched imagery—nearly matching the 0.73 obtained with images from similar seasons. One method adapts to knowledge that changes from question to question—the other accounts for landscapes that change with the season. Neither requires the variation to disappear before the analysis can begin. ■ AI Personalization Adapts Answers to What Users Know (ACL '26) ■ Assessing Wildfire Burn Severity Across Seasons (Remote Sens. Environ.) TEST WHAT HOLDS UP “A promising result means more when it holds up under a more demanding test.” Perovskite solar cells (PSCs) have reached impressive efficiencies, but performance under controlled conditions tells only part of the story. UNIST researchers developed a molecular interface that delivered a certified power-conversion efficiency of 26.37 percent, then subjected the cells to repeated swings between −100°C and +100°C. After 16 cycles, they retained about 91 percent of their initial efficiency—putting their stability to a far more demanding test. AI highlight detection faces a different gap between promising results and meaningful tests. Existing benchmarks have largely relied on videos lasting only a few minutes, even though real sports broadcasts can run for hours. SVHighlights closes the gap with 320 videos across eight sports and 640.18 hours of footage. Its videos average about two hours—roughly 30 to 60 times longer than those in existing datasets—allowing AI models to be evaluated under conditions much closer to the task they are meant to perform. One study subjects a material to extreme temperature swings, while the other tests AI against the scale of the task it is meant to perform. Both ask the same question: Does a promising result still hold when the test starts to resemble the challenge it is meant to meet? ■ PSCs Hold Up Under Extreme Temperature Swings (Joule) ■ AI Sports Highlight Detection to a More Realistic Test (ACM KDD '26) Explore the latest issue and follow 『The UNIST Brief』 on LinkedIn to stay updated. Subscribe via LinkedIn

2026.10.01

  • AI Benchmark
  • AI Personalization
  • AIGS
  • ASAP
  • Automatic Speech Recognition
  • AX
  • Benchmark Dataset
  • Beyond Ideal Conditions
  • College of AI and Integrated Systems
  • College of Engineering
  • CSE
  • Department of Computer Science and Engineering
  • Department of Electrical Engineering
  • Department of Semiconductor Engineering
  • ECE
  • ECHE
  • EE
  • Engineering
  • ExPerT
  • Extreme Temperature Swings
  • Graduate School of Artificial Intelligence
  • In-Context Learning
  • Liquid Hydrogen
  • LLMs
  • MOFs
  • MSE
  • Perovskite Solar Cells
  • Query-Wise Personalization
  • SAC Highlight
  • SAM
  • Satellite
  • School of Energy and Chemical Engineering
  • Semantic Cues
  • SEMI
  • Semiconductors
  • Sports Video Analysis
  • SVHighlights
  • TF-SELECTOR
  • The UNIST Brief
  • UEE
  • Wildfire Burn Severity
  • Wildfire Monitoring

Rethinking Liquid Hydrogen Storage with Metal-Organic Frameworks

Liquid hydrogen (LH₂) is attractive for long-distance energy transport because of its high volumetric energy density. But even well-insulated tanks cannot completely prevent heat from entering. As the liquid warms, hydrogen evaporates and pressure builds, leading to boil-off losses during storage and transport. A research team, led by Professor Hyunchul Oh of the Department of Chemistry at UNIST, together with Professor Hoi Ri Moon of Ewha Womans University, and researchers at the Technical University of Munich in Germany, has investigated whether porous materials could help limit these losses. The team used metal-organic frameworks (MOFs)—highly porous crystalline materials—to capture evaporating hydrogen and delay its release as heat enters the tank. MOFs contain networks of nanoscale pores that can absorb hydrogen onto their internal surfaces. At cryogenic temperatures, interactions between hydrogen molecules and the pore walls help keep the gas confined, slowing pressure buildup. The approach complements conventional insulation—instead of focusing only on limiting heat entering the tank, it also changes how hydrogen responds once heat gets in. The key question is whether that benefit comes at the expense of storage capacity. A porous material takes up space that would otherwise hold liquid hydrogen. The researchers therefore compared two MOFs with very different structures—IRMOF-20, a rigid framework with a large pore volume, and MIL-53(AI), a flexible framework whose pores expand and contract as hydrogen is adsorbed. IRMOF-20 offers a particularly favorable balance. When the researchers accounted for the space occupied by the material, the system retained about 97% of the volumetric capacity of neat liquid hydrogen. This was possible because hydrogen confined within the pores packed densely enough to compensate for much of the space taken by the MOF. The researchers then modeled how the materials would affect boil-off in a transport-scale liquid hydrogen tank. Under the mid-vacuum insulation conditions examine, neat liquid hydrogen was predicted to deplete after about 64 days. With IRMOF-20, that period increased to approximately 221 days—more than three times as long. Experiments offered clues to why IRMOF-20 performed this way. Adsorption measurements indicated that hydrogen confined within its pores reached an effective density higher than that of bulk liquid hydrogen. Inelastic neutron scattering also showed restricted molecular rotation inside the pores, providing indirect evidence of strong interactions between hydrogen and the framework. Together, the results suggest that nanoscale confinement can both pack hydrogen dedensely and stabilizze it against release as temeprature rises. MIL-53(AI) behaved differently. It retained hydrogen more strongly as temperature increased, but its volumetric capacity was only about 53% of that of liquid hydrogen. The contrast highlights a central design choice for porous materials in cryogenic hydrogen storage—larger pore volume favors capacity, while stronger confinement can improve thermal retention. “By considering pore volume, hydrogen density, and desorption behavior together, we found that poros materials could reduce boil-off while preserving much of the storage capacity needed for liquid hydrogen transport,” said Professor Oh. “These calculations represent an idealized upper bound, so further work is needed to determine how closely this performance can be reproduced in practical tank systems.” Jaewoo Park of UNIST served as first author, with contributions from Dr. Monica Jiménez-Ruiz of the Institut Laue-Langevin in France and Dr. Margarita Russina of Helmholtz-Zentrum Berlin fur Materialien und Energie in Germany, among others. The research was supported by the National Research Lab (NRL 2.0) Program, including the Institute for Multiscale Matter and Systems (IMMS), and the BrainLink program of the National Research Foundation of Korea. The findings were published in Nature Communications on September 7, 2026.

2026.09.30

  • Chemistry
  • Crystal Density
  • Department of Chemistry
  • Ewha Womans University
  • Hyunchul Oh
  • Liquid Hydrogen
  • MOF
  • Nature Communicationss
  • Technical University of Munich
  • Vacuum Insulation

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