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  • 반도체 · 소재 · 양자
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  • 학부생 연구참여
  • 국제학회·논문참여
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산학협력

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연구에서 산업까지, 현장과 가장
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UNIST는 연구 성과가 기업과 산업 현장으로
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  • 기술사업화·창업지원
  • 울산 산업단지
  • 대기업 · 공기업과의 공동연구
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Research
support

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UNIST는 가장 늦게 출범한 과기원으로,
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  • 빠른 신흥 분야 대흥
  • 단일 캠퍼스 기반
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  • 개방형 연구 공간

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‘애물단지’ 태양광 발전 폐패널로 수소 만든다!

수명을 다한 1세대 태양광 발전 폐패널이 쏟아지고 있는 가운데, 태양광 폐패널의 실리콘으로 고순도 수소와 고부가가치 화학소재를 동시에 생산할 수 있는 기술이 나왔다. 2차 환경 오염 우려 때문에 매립이 어렵고 고온 소각조차 쉽지 않은 태양광 폐패널을 경제적이면서도 친환경적으로 처리할 기술로 주목받고 있다. UNIST 에너지화학공학과 백종범 교수팀은 폐태양광 패널의 실리콘을 활용해 고순도 수소와 고부가가치 산업용 소재인 실리카를 동시에 생산하는 고효율 공법을 개발했다고 6일 밝혔다. 실리콘은 물과 반응해 수소와 실리카를 만들 수 있다. 하지만 실제로는 반응이 시작되자마자 실리콘 표면에 형성되는 실리카 피막이 물의 접근을 차단해 반응이 멈춰 버린다. 이 때문에 수소 생산량이 이론적 최대 생산량에 턱없이 부족했다. 연구팀은 강한 약제를 사용하지 않고도 이 실리카막을 제거할 수 있는 공법을 개발해 고순도의 수소를 기존보다 최대 5배 많이 생산해 냈다. 실리콘과 물을 작은 구슬이 들어 있는 용기에 넣고 굴리면, 구슬과 실리콘 입자가 서로 부딪히면서 실리카 보호막을 반복해서 부수고 벗겨내는 원리다. 실험 결과 상용 실리콘 1g당 약 1706mL의 수소가 생산됐다. 이는 이론적 최대 생산량(1713mL g⁻¹)의 99.6%에 해당하는 수준이다. 일반적인 열화학 방식이 이론 최대치의 약 18~28% 수준에 머무는 것과 비교하면 최대 5배 높은 수소 생산 효율이다. 또 폐태양광 패널에서 직접 얻은 실리콘 가루를 이용한 실험에서도 이론적 최대치의 약 98% 수준에 이르는 수소 생산 성능을 기록했다. 함께 생산된 실리카도 촉매 지지체로서 우수한 성능을 보였다. 지지체는 촉매의 활성 금속 입자를 고르게 분산시켜 주고 고정해 주는 역할의 물질이다. 생산된 실 리카를 사용한 니켈 촉매는 이산화탄소를 메탄으로 바꾸는 화학 반응에서 상용 실리카를 사용한 촉매보다 더 높은 이산화탄소 전환율과 메탄 선택도를 기록했다. 실리카 표면에 많은 수산기(-OH)가 촉매 입자를 더 잘 분산시키기 때문인 것으로 분석됐다. 경제성 측면에서 부산물인 실리카로 얻는 수익을 아예 제외하고 계산하더라도, 이 공정의 수소 생산 단가는 기존 열화학 방식보다 수십에서 수천 배나 저렴한 것으로 나타났다. 실리카 판매 이익까지 더하면 수소를 생산할수록 오히려 수익이 나는 ‘마이너스 비용 구조’도 가능하다는 분석이다. 또 한 번씩 끊어서 작업하는 배치 방식보다 끊임없이 기계를 돌리는 연속식 공정에서 생산량과 에너지 효율이 훨씬 뛰어나, 향후 대규모 산업 현장에 바로 투입하기에도 수월하다. 백종범 교수는 “태양광 폐패널에서 나오는 실리콘을 활용해 친환경적으로 수소를 생산하면서 산업적으로 활용 가능한 실리카까지 얻을 수 있다는 점이 기술의 장점”이라며 “처치 곤란인 폐태양광 패널을 고부가가치 자원으로 탈바꿈시켜 자원 순환 경제를 구축하는 데 큰 도움이 될 것"이라고 말했다. 연구 결과는 에너지 분야 최고 권위 학술지인 줄(Joule)에 3월 27일 자로 온라인 공개됐으며, 공법의 핵심인 기계화학 공정은 줄의 퓨처 에너지(Future Energy) 부문에 3일 소개됐다. 퓨처 에너지는 지속 가능한 미래를 위한 유망 에너지 기술과 기술의 산업적 적용 가능성을 다루는 기획 코너다. 백 교수팀은 줄의 초청을 받아 관련 기술을 소개했다. 연구 수행은 과학기술정보통신부 한국연구재단 등의 지원으로 이뤄졌다.

2026.04.15

  • 수소
  • 실리카
  • 실리콘
  • 에너지화학공학과
  • 제1세대태양광
  • 태양광발전
  • 폐태양광패널

“1g에 ‘국평’ 아파트 30채 면적”..방사성 요오드 포집하는 다공성 소재 개발

원전 사고나 사용후핵연료 처리 과정에서 유출될 수 있는 방사성 요오드 기체를 빠르게 흡착해 제거할 수 있는 다공성 소재가 개발됐다. 이 소재 1g 속에 숨은 ‘국평’ 아파트 약 30채 면적에 해당하는 공간에 요오드 기체가 가둬지는 원리다. UNIST 신소재공학과 채한기·이승걸 교수팀은 방사성 요오드 기체를 빠르고 효율적으로 제거할 수 있는 초다공성 탄소섬유를 개발했다고 2일 밝혔다. 이 초다공성 탄소섬유는 자기 무게의 최대 4.68배에 해당하는 많은 요오드 기체를 흡착할 수 있으며, 흡착 속도도 빨라 포화 상태에 도달하는 시간이 약 100분으로 짧다. 연구팀은 소재 내부에 다양한 크기의 기공을 많이 만들 수 있는 제조 기술과 산소 도핑(첨가) 처리를 통해 이 같은 소재를 개발했다. 이 소재 1g 안에 들어 있는 기공을 모두 펼쳐 붙이면 그 면적이 최대 2982m²에 달한다. 32평 아파트 약 30채의 바닥면적에 해당하는 공간이 숨어 있는 셈이다. 이처럼 넓은 내부 표면 덕분에 요오드 기체가 붙을 자리가 많다. 또 내부에 큰 기공들이 통로 역할을 해줘 요오드가 내부로 빠르게 이동하고 흡착 속도가 빨라진다. 여기에 산소가 들어가면서 성능이 더 강해졌다. 산소가 요오드와 상호작용을 일으켜 흡착을 더 강하게 만들기 때문이다. 산소가 없는 탄소섬유보다 요오드 흡착량은 약 1.5배, 흡착 속도는 약 1.7배 향상된 것으로 나타났다. 제조 자체도 간편하다. 분말 형태의 기존 흡착제와 달리 별도 성형 공정이 필요 없으며, 차세대 다공성 소재인 MOF와 비교해 제조 비용이 낮고 대량생산에 유리하다. 여러 번 반복 사용해도 초기 성능의 약 90% 이상을 유지해 재사용할 수 있는 것도 장점이다. 한편, 연구팀은 요오드가 탄소섬유 내부로 들어오면서 탄소층 사이 간격이 일시적으로 벌어지는 현상도 확인했다. 이는 요오드가 탄소층 가장자리와 층 사이 공간까지 파고들며 흡착된다는 것을 보여주는 결과다. 컴퓨터 시뮬레이션(DFT)을 통해서도 이를 확인했다. 이승걸 교수는 “이번 연구는 탄소 소재가 유해 물질을 흡착하는 과정에서 나타나는 동적 구조 변화 메커니즘을 규명했다는 점에서도 의미가 있다”고 설명했다. 채한기 교수는 “제조가 간편하고 대량생산이 가능하며, 재사용할 수 있어 경제성을 갖추고 있다”며 “사용후핵연료 재처리 시설의 배기 시스템이나 사고 대응용 필터뿐만 아니라 다양한 오염 물질 흡착에도 적용할 수 있을 것”이라고 설명했다. 연구는 산업통상자원부, 한국산업기술기획평가원 그리고 과학기술정보통신부의 기관 고유 과제의 지원을 받아 수행됐으며, 성과는 국제학술지 케미컬엔지니어링 저널(Chemical Engineering Journal)에 4월 1일 게재됐다.

2026.04.15

  • 갑상선암
  • 다공성소재
  • 방사성요오드
  • 비표면적
  • 산소도핑
  • 신소재공학과
  • 요오드
  • 초다공성소재

“한국인, 연간 보름은 대기오염 ‘4중고’에 시달린다”

한국인들은 연간 보름가량 세계보건기구(WHO) 권고 기준을 초과하는 미세먼지와 오존 등 4대 대기오염 물질에 동시 노출되는 것으로 나타났다. UNIST 지구환경도시건설공학과 임정호 교수팀은 주요 대기오염 물질 6종의 지표면 농도를 시간단위로 추정해 오염지도를 그리는 인공지능모델인 딥맵을 개발하고, 이 같은 분석 결과를 얻었다고 30일 밝혔다. 연구팀이 이 모델로 2021년부터 2023년까지 동아시아 전역의 대기질을 분석한 결과, 여러 오염물질이 동시에 세계보건기구(WHO) 단기 권고 기준을 초과하는 '공노출' 현상이 광범위하게 발생하고 있었다. 특히 호흡기와 심혈관계 질환을 악화시키는 미세먼지(PM10), 초미세먼지(PM2.5), 이산화질소(NO2), 오존(O3) 등 4개 물질이 한꺼번에 기준치를 초과하는 날이 한국에서만 연간 15일에 달했다. 이러한 대기오염 4중고는 중국 화북평원(24일)과 동부 지역(19일)에서도 두드러졌으며, 주로 겨울철 난방 여파와 봄철 황사, 가을철 고기압 영향으로 오존 생성이 활발한 3월, 4월, 10월에 집중적으로 발생했다. 최근 연구에 따르면, 이러한 복합 노출은 단일 오염물질 노출보다 건강에 더 치명적인 영향을 미칠 수 있어 정밀한 모니터링이 필요하다. 하지만 기존 관측 방식에는 한계가 있었다. 지상 관측소는 산발적으로 흩어져 있어 공간적 공백이 생기고, 위성 관측은 구름에 가려지면 데이터를 얻지 못한다. 대기화학수송모델 역시 해상도가 낮아 지역별 세밀한 변동성을 짚어내기 어려웠으며, 무엇보다 기존 연구 대다수가 오염물질 농도를 하나씩 따로 산출해 실제 복합 오염 상황을 제대로 반영하지 못했다. 반면 분석에 사용된 딥맵은 정지궤도 환경위성(GEMS) 데이터, 대기화학수송모델, 수치모델의 기상자료, 지상관측 자료 등을 통합해 일산화탄소(CO), 이산화황(SO2)을 포함하는 총 6종 대기오염물질의 농도를 시간 단위로 동시에 산출할 수 있다. 공간해상도도 10km로 촘촘해 지역별 오염 분포를 제대로 파악할 수 있으며, 시간 단위 예측으로 오염물질 변화 흐름까지 추적할 수 있다. 제1저자인 강은진 연구원은 “서로 영향을 주고받는 오염물질 간 관계를 함께 학습하는 멀티태스킹 구조를 적용해 기존 단일 오염물질 농도 추정 모델보다 성능이 향상됐다”고 설명했다. 임정호 교수는 “기존에는 대기오염을 개별 물질 중심으로 분석해 실제 환경에서 여러 오염물질이 동시에 작용하는 상황을 충분히 반영하지 못했다”며 “이번 모델은 이러한 한계를 넘어 복합 대기오염을 보다 현실적으로 평가할 수 있게 한 것으로, 향후 대기질 예보와 환경 정책 수립, 공중보건 연구 등 다양한 분야에 활용될 수 있다”고 강조했다. 이번 연구 결과는 환경 분야 저명 학술지인 환경과학과 기술(Environmental Science & Technology)에 3월 20일자로 게재됐다. 연구 수행은 환경부 국립환경과학원, 과학기술정보통신부 한국연구재단의 지원을 받아 이뤄졌다. (끝).

2026.04.13

  • 대기오염
  • 도시환경공학과
  • 미세먼지
  • 오염물질
  • 오존
  • 이산화질소
  • 이산화황
  • 인공지능
  • 일산화탄소
  • 지구환경도시건설공학과
  • 초미세먼지

“적도 태평양 수온 뒤바뀌면 이듬해 겨울 추위 예측 더 정확해진다”

적도 태평양의 해수 온도가 크게 바뀌는 해에는 이듬해 겨울 추위 예측이 더 정확해질 수 있다는 연구 결과가 나왔다. UNIST 지구환경도시건설공학과 이명인 교수팀은 영국 기상청 해들리센터와의 공동 연구를 통해 엘니뇨와 라니냐가 서로 전환되는 시기에 겨울 날씨를 좌우하는 북대서양진동(NAO)의 예측 정확도가 크게 높아지는 현상을 규명했다고 26일 밝혔다. 북대서양진동은 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, 엘니뇨에서 라니냐로, 또는 라니냐에서 엘니뇨로 바뀌는 해에는 다음 해 겨울 기후 모델의 북대서양진동 예측 성능을 나타내는 상관계수가 0.60까지 높아지는 것으로 나타났다. 반면 엘니뇨나 라니냐 상태가 계속 유지되는 해에는 상관계수가 0.03 수준에 머물렀다. 엘니뇨는 적도 태평양의 해수면 온도가 평년보다 높아지는 현상이고, 라니냐는 반대로 해수면 온도가 낮아지는 현상이다. 연구진은 해수 온도 변화로 시작된 강한 대기 변화가 북쪽으로 서서히 전달되면서 북대서양진동에 영향을 주기 때문에 모델의 예측 정확도가 높아지는 것으로 분석했다. 해수 온도 변화로 유발된 대기 각운동량이 약 1년 뒤 북반구 대기 순환에 영향을 주는 ‘지연 효과’와, 로스비 파동을 통해 대기 신호가 바로 전달되는 ‘동시 효과’가 겹치면서 북대서양진동 패턴이 강화되는 것이다. 로스비 파동은 지구 자전의 영향으로 대기 흐름이 물결처럼 굽이치며 이동하는 현상이다. 제1저자인 김기욱 연구원은 “평소 겨울 대기는 여러 자연 변동이 뒤섞여 있어 신호보다 잡음이 더 큰 상황이지만, 엘니뇨와 라니냐가 서로 뒤바뀌는 시기에는 열대에서 시작된 변화가 신호를 구조적으로 강화하기 때문에 역학적 시그널이 강해져 1년 후 예측 성능을 증가시키는 원리”라고 설명했다. 연구팀이 제시한 이론은 최근 북반구 겨울 기후 사례와도 잘 맞아떨어진다. 재작년 겨울(2024년~2025년)은 직전 해 엘니뇨에서 라니냐로 전환된 시기로, 기후예측 모델들이 북대서양진동(북극진동)을 비교적 정확하게 예측한 사례로 꼽힌다. 반면 지난겨울(2025년~2026년)은 라니냐 상태가 계속 유지되면서 이러한 전환 신호가 나타나지 않았고, 북극 상공 성층권 온난화 등 다른 요인이 작용하면서 한파 예측이 쉽지 않았던 것으로 풀이된다. 이명인 교수는 “적도 태평양에서는 해마다 해수 온도와 대기 순환이 함께 바뀌는 엘니뇨 남방진동(ENSO) 현상이 나타나는데, 이러한 변화가 1년 뒤 북반구 대기 순환으로 이어지는 과정을 역학적으로 규명한 것”이라고 설명했다. 이 교수는 이어 “겨울 기후 변동성을 고려한 장기적 농업 생산이나 에너지 수요 관리 대응 전략과 향후 개발될 한국형 기후예측모델의 정확도를 높이는 데 기여할 수 있을 것”이라고 말했다. 이번 연구 결과는 세계적 권위지 네이처(Nature)의 자매지인 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)에 3월 25일(런던 현지 시각) 공개됐다. 연구 수행은 기상청과 국립기상과학원의 ‘기후예측 현업시스템 운영 및 개발’과 ‘기후위기 대응 국가기후예측시스템 개발’ 사업의 지원을 받아 이뤄졌다.

2026.04.10

  • 겨울추위
  • 기후모델
  • 도시환경공학과
  • 라니냐
  • 북극진동
  • 북대서양진동
  • 엘리뇨
  • 예측
  • 지구환경도시건설공학과

방사성 오염물질 제거 3시간이면 끝!

* 본 보도자료는 한국원자력연구원 주관으로 작성되었습니다. (보도자료 바로가기) □ 원자력 시설에서는 방사성 물질을 다루기 때문에 건물, 장비 등의 표면에 흡착된 방사성 핵종을 신속하게 제거하는 기술이 필요하다. 기존의 화학 세정, 고압 세척 등의 방식은 오염물질 확산과 다량의 오염수 문제가 있어 오염된 표면에 코팅제 도포로 제염하는 방식이 주목받고 있다. 최근 국내 연구진이 기존 코팅제보다 월등한 성능을 가진 제염 코팅 기술을 개발했다고 한다. □ 한국원자력연구원(이하 연구원)은 울산과학기술원(이하 UNIST)과 공동으로 강력한 접착력을 가진 카테콜(catechol) 물질을 합성한 폴리우레탄(polyurethane) 기반 박리형 제염 코팅 기술을 개발했다고 26일 밝혔다. ㅇ 카테콜은 홍합의 접착 단백질에서 유래한 화학 물질로 벤젠(C6H6) 고리에 알코올기(OH)가 두 개 붙어있는 페놀 종류이며, 다양한 표면에 강하게 부착할 수 있는 특성을 가진다. ㅇ 이에 연구원 원자력시설청정기술개발부 양희만 박사 연구팀과 UNIST 이동욱 교수팀은 카테콜 물질을 폴리우레탄 고분자 사슬 말단에 합성해 강력한 접착력을 갖는 제염 코팅제를 개발했다. ㅇ 코팅제를 방사성 오염 표면에 도포 후 건조해 코팅층을 만들고, 이를 테이프처럼 벗겨내는 방식으로 방사성 물질을 신속하게 제거할 수 있다. □ 연구팀이 개발한 제염 코팅제는 기존 상용 코팅제보다 방사성 오염물질 제거 효율이 높고, 소요 시간을 획기적으로 단축해 월등한 성능을 입증했다. ㅇ 제염 코팅제에 대한 방사성 동위원소 실험을 진행한 결과, 스테인리스강 표면의 방사성 세슘 이온 제거 효율은 약 94.9%로 상용 제품의 93.8%에 비해 높았다. 특히, 상용 제품은 작업에 약 24시간이 필요하지만, 연구팀의 코팅제는 3시간이면 충분해 작업 효율을 획기적으로 높일 수 있다. ㅇ 또한, 작은 구멍이 많은 시멘트 표면에 대한 실험에서는 코팅제 도포, 1시간 건조 및 박리 과정을 2회 반복한 결과, 짧은 시간에도 불구하고 제거 효율이 13.1%로 상용 코팅제(8.4%)보다 1.5배 높은 성능을 확인했다. ㅇ 이러한 성능 향상은 카테콜 물질이 가진 강한 접착력과 코팅 내부 결합력 덕분에 오염된 입자와 표면을 효과적으로 포집할 수 있어 가능했다. □ 한편, 연구팀은 사용 후 코팅 폐기물을 아세톤 용매에 다시 용해할 수 있음을 확인했다. 이를 통해 방사성 오염물을 분리하고, 흡착제를 이용해 방사성 핵종을 제거함으로써 폐기물 저감 및 소재 재활용 가능성도 제시했다. □ 이번 연구는 국방과학연구소 민군협력진흥원 민군겸용기술개발사업의 지원으로 수행되었으며, 연구 결과는 재료과학 분야 권위적 학술지인 머터리얼즈 호라이즌스(Materials Horizons)에 2026년 3월 온라인 게재되었다. ※ 논문명: 대면적 방사성 세슘 제염을 위한 박리 가능한 카테콜 종결 폴리우레탄 코팅 (Strippable catechol-terminated polyurethane coating for large-area radioactive cesium decontamination) □ 이번 연구를 주도한 양희만 박사는 “이번 기술은 기존 제염 코팅 대비 빠른 제염 속도와 높은 제거 효율, 코팅 폐기물의 처리 및 재활용 가능성까지 제시했다는 점에서 의미가 크다”며, “향후 원전 해체 및 방사능 사고 대응 등 원자력 안전 분야에서 다양하게 활용될 것”이라고 밝혔다.

2026.04.08

  • 박리형제염제
  • 방사능오염
  • 세슘
  • 에너지화학공학과
  • 원자력오염
  • 제염
  • 카테콜
  • 홍합접착단백질

비만 대사질환 부르는 엔도트로핀, 천연약물로 생성 차단!

비만은 당뇨와 같은 대사질환을 악화시킬 수 있다. 엔도트로핀은 비만과 대사질환 간 연결고리 역할의 신호 물질로 알려져 있는데, 천연물로 이 엔도트로핀의 생성 자체를 차단할 수 있다는 연구 결과가 나왔다. 비만으로 촉발되는 대사질환을 근본적으로 해결할 수 있는 치료 전략으로 주목받고 있다. UNIST 생명과학과 박지영 교수팀은 천연물 유래 약물인 니제리신이 비만 지방조직에서 배출되는 엔도트로핀의 생성을 억제해 섬유염증과 인슐린 저항성을 동시에 개선한다는 사실을 확인했다고 24일 밝혔다. 비만한 지방조직은 저산소 상태에 놓이면서 섬유화와 만성 염증이 유발되고, 이 과정에서 엔도트로핀이 과도하게 생성된다. 엔도트로핀은 지방세포를 둘러싼 콜라겐 단백질이 잘려나온 조각으로, 지방조직 기능을 저하시켜 당뇨와 같은 대사질환을 악화시키는 신호 물질로 알려져 있다. 연구팀이 밝혀낸 바에 따르면, 니제리신은 콜라겐(COL6A3)의 특정 부위에 결합해, 절단 효소의 접근을 차단하는 방식으로 엔도트로핀 생성을 막아낸다. 콜라겐이 잘려지기 위해서는 가위 역할의 단백질 분해 효소가 달라붙어야 하는데, 니제리신이 그 자리를 먼저 차지해 버리는 것이다. 연구팀은 “이러한 작용 방식은 기존의 대사질환 치료제가 간접적으로 염증을 줄이거나 유전자 발현을 조절하는 방식과 달리, 병리적 신호의 ‘출발점’을 직접 차단하는 전략이라는 점에서 큰 의미가 있다”라고 설명했다. 실제 고지방식을 먹여 비만해진 쥐에 니제리신을 투여한 결과, 간이나 신장 기능 지표 이상 없이 지방조직의 섬유화와 염증 반응이 줄어들었다. 또 공복 혈당이 약 30% 감소하고 인슐린 감수성이 뚜렷하게 개선됐다. 한편, 연구팀은 1,000여 종의 천연 화합물을 단계적으로 스크리닝해 지방조직의 저산소 환경에서 엔도트로핀 생성을 안정적으로 억제하면서도 단백질 분해 효소에는 직접 작용하지 않는 물질인 니게리신을 최종 후보로 낙점했다. 니제리신은 미생물인 방선균이 만드는 천연 물질이다. 박지영 교수는 “엔도트로핀 생성을 직접 억제하는 새로운 분자 기전이 밝혀진 만큼 비만과 당뇨뿐 아니라 지방조직 섬유화가 동반되는 다양한 대사질환 치료로 확장될 수 있을 것”이라고 기대했다. 연구는 과학기술정보통신부 한국연구재단의 지원을 받아 이뤄졌으며, 그 결과는 관련분야 최상위 저널인 ‘실험과 분자의학(Experimental & Molecular Medicine)’에 3월 5일 온라인 게재됐다.

2026.04.06

  • 니제리신
  • 단백질분해효소
  • 방선균
  • 비만
  • 생명과학과
  • 엔도트로핀
  • 저산소환경
  • 제6형콜라겐

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Research Impact

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Targeted Nanoparticles Eliminate Aging Retinal Cells to Reverse Vision Decline

Abstract Sensitive cells contribute to degenerative processes in multiple tissues, including the retina. In the retinal pigment epithelium (RPE), their accumulation is closely associated with retinal aging and disease progression. Eliminating senescent RPE cells has shown therapeutic potential, but conventional senolytics often lack the specificity required to spare non-senescent cells, raising safety concerns. To overcome this, we performed integrated transcriptomic analyzes of male mouse-derived RPE cells under natural aging and chemically induced senescence conditions. These analyzes identified Bst2 as a membrane-localized marker selectively upregulated in senescent RPE cells, with minimal expression in young controls. Based on this discovery, we developed a modular, antibody-pluggable drug delivery platform–BZ-PON–comprising mesoporous silica nanoparticles functionalized with a recombinant Fc-binding domain and conjugated with anti-Bst2 antibodies. This nanocarrier selectively accumulates in Bst2-expressing senescent RPE cells, enabling targeted drug delivery and sparing healthy retinal cells. In vivo administration of ABT-263-loaded BZ-PON in aged and senescence-induced retinal degeneration models resulted in the selective ablation of senescent cells, restoration of RPE function, and improved visual outcomes. Together, our study integrates senescence-specific marker discovery with precision nanomedicine, establishing a versatile platform for targeted senotherapy. These findings offer a promising therapeutic approach for retinal aging disorders, such as age-related macular degeneration. A collaborative team of researchers from UNIST and Konkuk University College of Medicine has introduced an innovative nanotechnology platform that precisely targets and removes aging retinal cells, leading to partial restoration of vision in mouse models. This advancement opens new possibilities for treating age-related macular degeneration (AMD), a leading cause of blindness worldwide. As the global population ages, the incidence of AMD continues to rise, damaging the central retina and impairing vision. Current treatments primarily address symptoms but do not fundamentally halt disease progression. The new platform specifically eliminates senescent retinal pigment epithelium (RPE) cells—cells that, when aged, secrete harmful substances that exacerbate retinal degeneration. Led by Professor Ja-Hyoung Ryu from the Department of Chemistry at UNIST and Professor Hyewon Chung from the Department of Ophthalmology at Konkuk University College of Medicine, the research team developed mesoporous silica nanoparticles functionalized with antibodies targeting Bst2, a protein uniquely overexpressed on the surface of senescent RPE cells. These nanoparticles deliver a potent senolytic drug, ABT-263, directly into the aged cells. Once inside, they release the drug, inducing cell death while sparing healthy tissue. The design also ensures safety: even if nanoparticles bind to normal cells, they remain inactive unless exposed to the high-glutathione environment characteristic of senescent cells. In vivo experiments demonstrated that intravitreal injection of these drug-loaded nanoparticles selectively removed senescent cells without harming healthy tissue, resulting in significant improvements in retinal electrical responses and partial recovery of visual function in mice. Professor Chung emphasized, “Our targeted approach addresses the disease at its root, moving beyond symptom management. This could revolutionize treatment for dry AMD and other age-related degenerative conditions.” Professor Ryu added, "By identifying a novel marker and engineering targeted nanocarriers, we have paved the way for highly specific therapies that can be adopted to other age-related diseases by simply changing the targeting antibody." The findings of this research were published in Nature Communications on March 18, 2026. This study has been supported by the Ministry of Science and ICT (MSIT), the National Research Foundation of Korea (NRF), and the Korean ARPA-H Project through the Korea Health Industry Development Institute (KHIDI), funded by the Ministry of Health and Welfare (MOHW). Journal Reference Jun Yong Oh, Jae-Byoung Chae, Hyo Kyung Lee, et al., “Bst2-targeted senotherapy restores visual function by eliminating senescent retinal cells,” Nat. Commun., (2026).

2026.04.15

  • Age-related Macular Degeneration
  • Aging
  • Aging Retinal Cells
  • AMD
  • ARPA-H
  • Blindness
  • Bst2
  • CD317
  • Chemistry
  • Department of Chemistry
  • Konkuk University College of Medicine
  • Nature Communications
  • Senescence-targeted Therapy
  • Senolytics

Turning Solar Panel Waste into Hydrogen and High-Value Silica

Summary Although Earth’s abundant silicon (Si) is thermodynamically reactive with water to produce hydrogen (H2) and silicon oxide (SiO2, silica), the Si-water reaction is kinetically self-limited by the silica passivation layer that spontaneously forms on Si surfaces. If this limitation of the Si-water reaction can be overcome, hydrogen (H2) can be directly produced from water. Here, we demonstrate that “dynamic” mechanochemistry can overcome the self-limitation of the Si-water reaction, without using corrosive additives, to reach the theoretical limit. As one real-world application, upcycling end-of-life silicon solar panels was performed, with techno-economic analysis suggesting the strong competitiveness of the proposed method for the Si-water reaction. High-purity hydrogen (∼100%) gas and solid silica as a value-added product were produced under a separation-free process. In response to the growing accumulation of end-of-life solar panels, researchers at UNIST have unveiled an innovative, environmentally friendly method to convert photovoltaic silicon into high-purity hydrogen and valuable silica. Led by Professor Jong-Beom Baek from the School of Energy and Chemical Engineering at UNIST, this breakthrough promises to revolutionize solar panel recycling and sustainable hydrogen production. The team led by Professor Jong-Beom Baek developed a mechanochemical process that overcomes the self-limiting silica passivation layer on silicon surfaces. By placing silicon and water with small abrasive beads into a rotating vessel, repeated mechanical collisions strip the silica layer, enabling the reaction to proceed to nearly its theoretical maximum. Experimental results show approximately 1,706 mL of hydrogen per gram of silicon—achieving 99.6% of the maximum yield, significantly surpassing conventional thermochemical methods. Moreover, the silica byproduct serves as an effective catalyst support. When used with nickel catalysts, it enhances carbon dioxide conversion and methane selectivity, thanks to its high surface hydroxyl density that improves catalyst dispersion. “By leveraging waste silicon from decommissioned solar panels, our process produces high-purity hydrogen efficiently while also recovering valuable silica for industrial applications,” says Professor Jong-Beom Baek. “This approach not only advances sustainable energy but also contributes to resource circularity and environmental protection.” This technology offers a cost-effective, scalable, and environmentally benign alternative to traditional photovoltaic waste management. Operating continuously, the process boasts higher productivity and energy efficiency, making it suitable for industrial deployment. It paves the way for a circular economy in solar energy, transforming waste into valuable resources and supporting the global shift toward clean hydrogen. The findings of this research were published in the online version of Joule on March 27 and were highlighted in the journal's Future Energy section. The study has been supported by the Ministry of Science and ICT (MSIT) and the National Research Foundation of Korea (NRF). Journal Reference Changbeom Jeon, Hyejin Lee, Ga-Hyeun Lee, et al., "Simple oxygen doping strategy for highly porous carbon fibers enabling ultrafast and efficient iodine capture," Chem. Eng. J., (2026).

2026.04.14

  • ECE
  • ECHE
  • High-Value Silica
  • Hydrogen
  • Jong-Beom Baek
  • School of Energy and Chemical Engineering
  • Silicon Solar Panels
  • Solar Panel Wastes
  • Upcycling

New Study Unveils High-Performance Porous Carbon Fiber for Rapid Removal of Radioactive Iodine

Abstract The effective removal of nuclear waste from fission has attracted significant attention, with numerous porous sorbents reported in recent decades. The practical application of current sorbents is often hindered by limited removal efficiency and low production scalability. Here, we developed activated carbon fibers (ACFs) as an ultrafast and effective iodine capture material using a scalable method. The engineered ACFs possess and extraordinary micro/mesoporous structure with a surface area exceeding 2900 m2 g−1 while maintaining mechanical and thermal stability. The resulting fibers demonstrate a superior iodine capture capacity of 3.10 g g−1 and a capture rate of 2.76 g g−1 h−1. To further augment these properties, a novel oxygen-doping strategy was implemented. This approach dramatically improves performance, achieving 51% higher capacity (4.68 g g−1) and 76% faster rate (4.86 g g−1 h−1). Notably, exfoliation reactions of iodine within carbon layers that induced structural changes were discovered. Our work underlines the promise of ACFs for nuclear waste management. A joint research team, led by Professors Han Gi Chae and Seung Geol Lee from the Department of Materials Science and Engineering at UNIST has unveiled a novel, ultra-porous carbon fiber capable of quickly capturing radioactive iodine gases—a critical challenge in nuclear waste treatment and environmental safety. This scalable material demonstrates exceptional adsorption capacity and speed, with potential applications in nuclear facilities and emergency response. The engineered carbon fibers feature an extraordinary surface area exceeding 2,980 m² per gram, thanks to a manufacturing process that creates diverse pore sizes and incorporates oxygen doping. This structure enables the fibers to adsorb up to 4.68 grams of iodine per gram—over 1.5 times higher than conventional materials—and reach saturation within approximately 100 minutes. The oxygen doping enhances the chemical interaction with iodine, further boosting performance by 51% in capacity and 76% in adsorption rate. Additionally, the fibers maintain over 90% of their initial capacity after multiple reuse cycles, supporting cost-effective, large-scale deployment. The fabrication process is straightforward and cost-efficient, avoiding complex shaping steps typical of other materials like metal-organic frameworks (MOFs), making mass production feasible. Professor Han Gi Chae explains, “Our findings reveal the dynamic structural changes during iodine adsorption, providing new insights into how porous carbon materials interact with hazardous gases. This advancement could revolutionize safety measures in nuclear waste management and environmental remediation.” This innovative material offers a practical, scalable solution for rapid iodine removal, essential for nuclear safety and environmental protection. Its ease of production and reusability pave the way for widespread application in nuclear facilities, accident response systems, and pollutant treatment. The findings of this research have been published in Chemical Engineering Journal on April 1, 2026. The study has been supported by the Ministry of Trade, Industry and Energy (MOTIE), the Korea Planning & Evaluation Institute of Industrial Technology (KEIT), and the Ministry of Science and ICT (MSIT). Journal Reference Changbeom Jeon, Hyejin Lee, Ga-Hyeun Lee, et al., "Simple oxygen doping strategy for highly porous carbon fibers enabling ultrafast and efficient iodine capture," Chem. Eng. J., (2026).

2026.04.13

  • ACF
  • Activated Carbon Fiber
  • CCU
  • Department of Materials Science and Engineering
  • Han Gi Chae
  • MSE
  • Oxygen Doping
  • Radioactive Iodine
  • Seung Geol Lee
  • Specific Surface Area

UNIST Unveils AI-Driven Framework for Real-Time Multi-Pollutant Air Quality Monitoring

Abstract Simultaneous prediction of multiple air pollutants is essential for quantifying human co-exposure and evaluating the health impacts of pollutant mixtures. However, spatial and temporal gaps in geostationary satellite observations, chemical transport models, and ground-based monitoring networks hinder accurate hourly assessments of multi-pollutant dynamics. Here, we present Deep Learning for Multiple Air Pollutant analysis (DeepMAP), a deep learning framework that simultaneously predicts six major air pollutants─PM10, PM2.5, O3, NO2, CO, and SO2─at hourly resolution. DeepMAP demonstrated robust performance across multiple pollutants and generalized well to unseen regions. The framework accurately captured dynamic high-concentration co-pollution episodes during March 2021, with normalized RMSE values below 0.36 for all pollutants. DeepMAP revealed that PM10-PM2.5 co-exceedance was the most frequent across East Asia (91 days/year), followed by PM10-PM2.5-NO2 (42), PM2.5-O3 (18), and PM10-PM2.5-O3 (12). Hotspots for PM10-PM2.5-NO2–O3 co-exceedance were identified over the North China Plain, East China, and South Korea, where the regional annual totals reached 24, 19, and 15 days, respectively. A novel co-exposure index further identified three distinct hotspot regions where the contribution of NO2 was approximately twice that observed elsewhere. Our findings provide a high-resolution, data-driven framework for characterizing multi-pollutant co-exposure and identifying regional priorities for air quality management and public health protection. A research team, led by Professor Jungho Im from the Department of Civil, Urban, Earth, and Environmental Engineering at UNIST, has introduced DeepMAP, a cutting-edge artificial intelligence model that accurately estimates hourly levels of six key air pollutants across East Asia. The technology, developed from 2021 to 2023, provides new insights into the widespread and simultaneous exceedance of air quality standards, with significant implications for health policies and environmental management. DeepMAP integrates diverse data sources—including geostationary satellite imagery, atmospheric chemical transport models, meteorological data, and ground observations—to produce real-time, high-resolution maps of PM10, PM2.5, O₃, NO₂, SO₂, and CO. Operating at a 10 km spatial resolution and providing hourly predictions, the model captures dynamic pollution patterns and hotspots, revealing that Korea experiences about 15 days per year with four pollutants exceeding WHO safety thresholds simultaneously. Unlike traditional methods that estimate pollutants individually, DeepMAP’s multi-task learning approach models interactions among pollutants, significantly enhancing estimation accuracy. “By accurately capturing the complex interplay of multiple pollutants in real time, our model offers a powerful tool for assessing exposure risks and guiding effective policy decisions,” said Professor Jungho Im, lead researcher. “This represents a major step toward more realistic and comprehensive air quality management.” The study underscores the health risks posed by combined pollutant exposure, which can worsen respiratory and cardiovascular diseases. Traditional monitoring methods often fall short in providing detailed, regional, and real-time data. DeepMAP’s capabilities open new avenues for environmental monitoring, public health research, and proactive policymaking, especially during pollution episodes driven by seasonal phenomena like dust storms and high-pressure systems. The findings of this research have been published in Environmental Science & Technology on March 20, 2026. The study has been supported by the National Institute of Environmental Research (NIER) under the Ministry of Environment (ME), and by the National Research Foundation of Korea (NRF), funded by the Ministry of Science and ICT (MSIT). Journal Reference Eunjin Kang, Sihun Jung, Jungho Im, et al., "Quantifying Multi-pollutant Co-exposure via Deep Learning-Based Simultaneous Prediction Using Geostationary Satellite Data," Environ. Sci. Technol., (2026).

2026.04.10

  • Air Pollution
  • Atmospheric Chemistry
  • CUEEn
  • Deep Learning
  • DeepMAP
  • Department of Civil Urban Earth and Environmental Engineering
  • Environmental Modeling
  • Environmental Pollution
  • Environmental Science & Technology
  • Geostationary Satellite
  • Group 16 Compounds
  • Jungho Im
  • Multi-Task Learning
  • Oxides

Sea Surface Temperature Shifts in the Pacific Improve Year-Ahead Winter Climate Predictions

Abstract The winter North Atlantic Oscillation (NAO) is a dominant mode of climate variability affecting temperature and precipitation across the Northern Hemisphere, yet its prediction at seasonal-to-decadal (S2D) lead times remains challenging. Here, using multi-year hindcasts from a multi-model ensemble initialized on 1 November for 1962–2019, we show that NAO skill one year ahead improves significantly when the El Niño–Southern Oscillation (ENSO) undergoes a phase transition next year. This improvement is linked to the northward propagation of anomalous atmospheric angular momentum, which dynamically organizes the NAO and is captured in reanalysis and models. During ENSO transition years, prediction skill increases with ensemble size, and when more than 10 members are used, the forecasts display the signal-to-noise paradox. These findings highlight the potential for enhanced one-year NAO predictability when ENSO transitions are present and large ensemble sizes are used in S2D prediction systems, given the skillful prediction of ENSO phase transitions at one-year lead times by multi-model ensembles. A research team, affiliated with UNIST, in collaboration with the UK Met Office Hadley Centre, has identified that major changes in the equatorial Pacific’s sea surface temperatures—such as transitions between El Niño and La Niña—significantly boost the accuracy of winter weather forecasts in the Northern Hemisphere. Led by Professor Myong-In Lee in the Department of Civil, Urban, Earth, and Environmental Engineering, their findings mark a breakthrough in understanding how tropical Pacific variability influences mid-latitude climate prediction. The study reveals that during ENSO transition years, the correlation coefficient for NAO prediction improves markedly—up to 0.60—compared to near-zero correlations in stable ENSO years. This phenomenon occurs because the oceanic temperature changes trigger atmospheric angular momentum shifts that gradually propagate northward, affecting the NAO pattern approximately one year later. The process involves the interaction of delayed effects—initiated by sea surface temperature anomalies—and the rapid transfer of atmospheric signals via Rossby waves, large-scale planetary waves influenced by Earth's rotation. “During ENSO transition years, the tropical ocean changes significantly influence the atmospheric circulation, strengthening the signals used for long-term forecasting,” explained Professor Myong-In Lee. “This understanding can help improve climate prediction models and support strategic planning in sectors like agriculture and energy.” These insights provide a crucial step toward enhancing Korea’s climate prediction capabilities and developing more accurate regional models. By understanding the dynamical mechanisms linking tropical Pacific variability to Northern Hemisphere winter patterns, researchers can improve forecasts for long-term climate variability, aiding disaster preparedness and resource management. This research was supported by the Korea Meteorological Administration and the National Institute of Meteorological Sciences, through projects focused on operational climate prediction systems and climate crisis response strategies. The findings of this research have been published in Nature Communications on March 25, 2026. The study has been supported by the Korea Meteorological Administration (KMA) and the National Institute of Meteorological Sciences (NIMS), through projects focused on operational climate prediction systems and climate crisis response strategies. Journal Reference Satyabrat Behera, Jong Sung Moon, Kirlie Iulius Figuera Michal, et al., "Electrical Control of Single Photon Emitters in WSe2 on a Si Nanopyramid Array with a Negligible Stark Effect," Nano Lett., (2026).

2026.04.10

  • Climate Prediction
  • Climate Variability
  • CUEEn
  • Department of Civil Urban Earth and Environmental Engineering
  • El Niño
  • ENSO Transition
  • La Niña
  • Myong-In Lee
  • Northern Hemisphere
  • Pacific Temperature
  • Predictability
  • UEE
  • UK Met Office Hadley Centre

New Study Unveils Mussel-Inspired Coating for Rapid Radioactive Surface Decontamination

Abstract Efficient and rapid decontamination of radioactive elements is important to prevent radioactive exposure. Herein, we develop a strippable catechol-terminated polyurethane (CPU) coating for effective surface decontamination. Our polyurethane coating can be directly applied to contaminated surfaces via simple spraying or solution casting, followed by rapid drying at room temperature. The resulting coating is easily stripped off with sufficient toughness and adhesion strength, showing superior 137Cs removal efficiency on stainless steel (∼94.9%) and rough cement (∼59.1%), in a much shorter time (<3 h) compared to commercial decontamination coatings (∼93.8% on stainless steel and ∼8.4% on cement after 24 h). This performance can be attributed to the strong adhesion and cohesion mediated by catechol moieties. Furthermore, after use, the coating waste is readily dissolvable in acetone, suggesting potential for reducing radioactive waste with the aid of an appropriate separation process, thereby preventing secondary contamination. These results establish CPU as a promising radioactive decontamination strategy. Professor Dong Woog Lee from the School of Energy and Chemical Engineering at UNIST, in collaboration with the Korea Atomic Energy Research Institute (KAERI) have unveiled a novel, mussel-inspired polyurethane coating capable of removing over 95% of radioactive cesium from surfaces in just three hours—far faster than existing methods. This breakthrough promises to enhance safety and efficiency in nuclear decontamination efforts. The innovative coating utilizes catechol groups—derived from mussel adhesion proteins—attached to polyurethane polymer chains, creating a highly adhesive surface. Applied onto contaminated surfaces, the coating dries within hours and can be peeled off like tape, effectively removing radioactive particles. Laboratory tests demonstrated a cesium removal efficiency of 94.9% on stainless steel and 13.1% on porous cement surfaces after two applications, outperforming commercial products that typically require 24 hours. Additionally, the coating can be dissolved in acetone post-use, enabling waste separation and reducing secondary contamination. Dr. Heeman Yang, lead researcher from KAERI, stated, “This technology offers a faster, more effective, and environmentally conscious approach to decontamination. Its ability to rapidly remove radioactive materials while facilitating waste management marks a significant advancement in nuclear safety.” This development addresses critical needs in nuclear facility decontamination, emergency response, and waste reduction. By combining speed, efficiency, and eco-friendliness, the coating holds promise for broad application in nuclear safety and environmental management, contributing to safer decommissioning and accident mitigation in the future. The findings of this research have been published online in the March 2026 issue of Materials Horizons. The study has been supported by the Institute of Civil Military Technology cooperation, funded by the Defense Acquisition Program Administration and the Ministry of Trade, Industry and Energy (MOTIE). Journal Reference Jae Seung Lee, Ye-won Jeong, Donghyun Kim, et al., "A strippable catechol-terminated polyurethane coating for large-area radioactive cesium decontamination," Mater. Horiz., (2026).

2026.04.09

  • Adhesion Chemistry
  • CPU Coating
  • Dong Woog Lee
  • ECE
  • ECHE
  • KAERI
  • Materials Horizons
  • Mussel-Inspired
  • Nuclear Safety
  • Radioactive Decontamination
  • School of Energy and Chemical Engineering
  • Strippable Coatings

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