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연구성과
이유미 교수팀, 혈관 항상성을 조절하는 RUNX3–ERG 전사 협력 기전 규명
암억제 전사인자 RUNX3의 혈관내피세포 내 새로운 기능 제시… 망막혈관질환·동정맥기형 이해에 단서
약학대학 이유미 교수팀은 암억제 전사인자로 알려진 RUNX3가 혈관내피세포에서 혈관 핵심 전사인자 ERG와 협력하여 혈관의 성장, 안정성, 염증 반응을 함께 조절한다는 사실을 규명했다. 혈관의 발생, 혈관신생 및 항상성 유지를 위해서는 혈관내피세포 특이적 전사인자에 의한 유전자 발현 조절이 필수적이다. RUNX3는 대표적인 암억제유전자이자 림프구 발달 조절인자로 알려져 있으나, 혈관내피세포에서 전사조절인자로서 어떤 역할을 하는지는 밝혀지지 않았다. 연구팀은 RUNX3가 혈관 항상성의 핵심 조절자인 ERG와 결합하여, 혈관의 성장과 안정성에 필요한 유전자는 활성화하고 염증 관련 유전자는 억제하는 '양방향' 전사 조절자로 작용한다는 사실을 밝혔다. 이번 연구는 ERG에 의한 혈관 유전자 조절에 RUNX3가 필수적인 협력자로 작용한다는 새로운 분자적 원리를 제시했다는 점에서 의미가 있다. 혈관내피세포는 혈관의 내벽을 형성하는 세포로, 혈관의 구조적 안정성 유지와 혈관 신생, 면역세포 이동 조절 등 다양한 기능을 담당한다. 이러한 기능에 이상이 생기면 당뇨병성 혈관질환, 혈관기형, 암의 비정상적인 혈관 신생 등 다양한 질환의 발생과 진행에 관여할 수 있다. 그동안 ETS 계열 전사인자인 ERG는 혈관내피세포의 정체성과 항상성을 유지하는 핵심 인자로 알려져 왔다. 그러나 ERG가 다른 전사인자들과 어떻게 협력하여 다양한 혈관 유전자들의 발현을 선택적으로 조절하는지는 충분히 밝혀지지 않았다. 연구팀은 혈관내피세포에서만 RUNX3 유전자를 선택적으로 제거한 마우스 모델을 제작하고, 망막 혈관신생 실험과 유전자 발현 및 크로마틴 분석을 통해 RUNX3의 기능을 규명했다. RUNX3가 결손된 혈관에서는 혈관 신생을 억제하는 DLL4의 발현이 감소하면서 새 혈관을 이끄는 선단세포(tip cell)가 늘어나 비정상적으로 과도한 혈관 신생이 나타났다. 또한 혈관내피세포 간 결합을 유지하는 VE-cadherin과 Claudin-5의 발현이 감소하여 혈관의 구조적 안정성이 저하되었다. 반면 염증세포의 혈관 부착에 관여하는 ICAM1의 발현은 증가했으며, 망막 출혈과 대식세포 침윤도 늘어났다. 아울러 동맥·정맥 분화 표지자의 발현도 감소해, RUNX3가 혈관의 동맥·정맥 분화에도 관여함을 확인했다. 병적 혈관신생에서도 RUNX3의 역할이 확인됐다. 미숙아망막병증과 당뇨망막병증 등 허혈성 망막질환의 특징을 재현하는 산소유도망막병증(OIR) 모델에서 RUNX3 결손 마우스는 병적 신생혈관이 크게 증가했으며, 동정맥기형과 유사한 확장된 정맥 구조도 관찰됐다. 연구팀은 RUNX3와 ERG의 협력적 전사조절 기전도 밝혀냈다. RUNX3와 ERG는 ETS 결합 서열과 RUNX 결합 서열이 맞붙어 있는 'ETS:RUNX 복합 모티프'에 함께 결합해 표적 유전자의 발현을 직접 조절했다. 또한 RUNX3는 ERG뿐 아니라 크로마틴 조절인자인 p300 및 HDAC3와 복합체를 형성했으며, 이 복합체는 혈관신생 신호인 VEGF 자극에 반응해 세포핵 안에서 증가했다. 특히 RUNX3가 없으면 ERG, p300, HDAC3가 표적 유전자 부위에 제대로 결합하지 못해, RUNX3가 이들 조절인자를 표적 유전자로 불러오는 데 필수적임이 밝혀졌다. 이 과정에서 RUNX3는 표적 유전자에 따라 서로 다른 조절인자를 동원했다. 전사 활성화 인자인 p300을 통해 DLL4, VE-cadherin, Claudin-5의 발현은 높이는 반면, 전사 억제 인자인 HDAC3가 많이 결합하는 ICAM1의 발현은 억제했다. 특히 RUNX3는 VEGF 자극이 없는 평상시에도 ICAM1 발현을 억제하는 '전사 브레이크' 역할을 하는 것으로 나타났다. 사람 질환과의 연관성도 확인했다. 뇌 동정맥기형 환자의 혈관내피세포 단일세포 전사체 데이터를 분석한 결과, RUNX3와 그 표적 유전자인 VE-cadherin, Claudin-5, DLL4의 발현은 감소하고 ICAM1의 발현은 증가해 마우스 실험 결과와 일치하는 양상을 보였다. 이번 연구의 핵심 성과는 혈관내피세포의 주요 전사인자인 ERG와 암억제 유전자인 RUNX3가 함께 선택적인 유전자 전사조절을 수행하는 기전을 규명했다는 점이다. 이를 통해 RUNX3가 조절인자를 선택적으로 동원해 일부 유전자는 활성화하고 일부는 억제함으로써 혈관의 성장과 안정성, 염증 반응을 통합적으로 조절하는 원리를 제시했다. 교신저자인 이유미 교수는 "이번 연구는 혈관내피세포에서 RUNX3의 새로운 기능을 규명하고, 혈관의 유전자 발현이 ERG와 RUNX3의 협력에 의해 조절된다는 새로운 분자적 기전을 밝혔다는 점에서 의미가 있다"며 "혈관 항상성 유지와 병적 혈관 신생의 분자적 기반을 이해하고, 망막혈관질환과 동정맥기형 등 다양한 혈관질환의 발생 기전을 연구하는 데 중요한 단서를 제공할 것으로 기대한다"고 밝혔다. 이번 연구는 교육부와 과학기술정보통신부가 지원하고 한국연구재단이 주관하는 박사후국내연수사업, 선도연구센터지원사업(MRC, 혈관-장기 상호작용 제어 연구센터) 및 중견연구자지원사업의 지원을 받아 수행됐다. 경북대학교 약학대학 이유미 교수가 교신저자, 유지혜 박사가 제1저자로 참여했다. 연구 결과는 심혈관 및 혈관생물학 분야 권위 학술지인 Circulation Research(IF 18.0)에 2026년 10월 7일 온라인 게재되었다. *Title of original paper: RUNX3-ERG Cooperation Orchestrates Endothelial Gene Regulation and Vascular Homeostasis *Abstract -BACKGROUND: Transcriptional regulation is fundamental for vascular homeostasis, ensuring vessel stability and function. Disruption of this regulation underlies pathological angiogenesis in cancer and vascular malformations. While RUNX3, a Runt-domain transcription factor, is established as a tumor suppressor and regulator of lymphocyte development, its role in endothelial cells (ECs) has remained unknown. -METHODS: To define the vascular function of RUNX3, we generated endothelial-specific RUNX3 knockout mice and analyzed postnatal retinal angiogenesis and oxygen-induced retinopathy (OIR). Mechanistic insights were obtained through ATAC-sequencing data analysis, co-immunoprecipitation, proximity ligation assay, electrophoretic mobility shift assay, and ChIP-qPCR. -RESULTS: Loss of endothelial RUNX3 induced hypersprouting angiogenesis with excessive tip cell formation and reduced DLL4 expression. RUNX3 deficiency disrupted vascular integrity by lowering VE-cadherin and claudin-5 levels, while increasing ICAM1 expression, retinal hemorrhage, and leukocyte infiltration. In the OIR model, endothelial RUNX3 deletion aggravated pathological neovascularization. Mechanistically, RUNX3 cooperated with ERG at ETS:RUNX motifs to regulate genes controlling sprouting (DLL4), junctional stability (CDH5, CLDN5), and leukocyte adhesion (ICAM1). RUNX3 formed complexes with ERG, p300, and HDAC3, and proximity ligation assays showed that these interactions were enriched in the nucleus upon VEGF-A stimulation. ChIP-qPCR further demonstrated that RUNX3 was required for the recruitment of these co-regulators to target loci. Through differential co-regulator engagement, RUNX3 functioned bidirectionally, acting as a transcriptional activator of CDH5, CLDN5, and DLL4 while serving as a repressor of ICAM1. Consistently, single-cell transcriptome analysis of human arteriovenous malformations revealed dysregulated RUNX3 and target gene expression, underscoring translational relevance. -CONCLUSIONS: This study provides the first evidence that RUNX3 is a pivotal transcriptional coordinator in ECs. By integrating ERG and chromatin regulators at ETS:RUNX motifs, RUNX3 safeguards the balance between angiogenic activation and vascular stability. These findings establish RUNX3 as a gatekeeper of endothelial transcriptional identity and highlight its potential as a therapeutic target in pathological angiogenesis. *Journal: Circulation Research *Web Link: https://doi.org/10.1161/CIRCRESAHA.125.3276 <사진 왼쪽부터 이유미 교수, 유지혜 박사>
2026-10-14
김성은 교수팀, DMZ 관광객 의사결정 메커니즘 규명
“DMZ 관광, 콘텐츠보다 ‘안전·접근성’ 우선돼야”
관광학과 김성은 교수팀이 비무장지대(DMZ)처럼 위험과 매력이 동시에 존재하는 분쟁·접경지역 관광지에서 관광객이 긍정적인 평가를 내리기 위해서는 무엇보다 ‘안전’과 ‘접근성’이 우선 확보되어야 한다는 연구 결과를 발표했다. 역사적 의미나 차별화된 관광 콘텐츠를 갖췄더라도 방문객이 충분한 안전감을 느끼지 못하면 관광지로서의 긍정적 이미지를 형성하기 어렵다는 분석이다. 김 교수팀은 홍콩폴리텍대, 마카오시립대, 미국 네바다주립대 연구진과의 국제공동연구를 통해 DMZ 등 분쟁 관련 관광지(conflict-ridden destinations)에서 관광객의 관광지 평가와 행동 형성 과정을 규명했다. DMZ는 남북 분단과 군사적 긴장이 존재하는 공간이지만, 동시에 평화·역사·교육적 가치를 지닌 독특한 관광자원으로 활용되고 있다. 이번 연구는 이처럼 관광 매력(attraction)과 위험(risk)이 동시에 존재하는 특수한 관광환경에서 관광객이 어떠한 기준으로 관광지를 평가하는지 분석했다. 연구 결과, 관광객들은 단순히 관광자원의 매력만으로 관광지를 평가하지 않고, 관광정보의 품질, 접근성, 관광 매력, 안전 인식을 종합적으로 고려하는 것으로 나타났다. 특히 안전에 대한 인식은 긍정적인 관광지 이미지 형성을 위한 필수 조건(safety threshold)으로 확인됐다. 즉, 역사적 의미와 차별화된 관광 콘텐츠를 보유하고 있더라도 관광객이 충분한 안전감을 느끼지 못하면 긍정적인 관광지 이미지를 형성하기 어렵다는 점을 밝혀냈다. 또한 접근성은 관광지 이미지 형성에 가장 큰 영향을 미치는 요인으로 분석됐다. 연구팀은 관광 매력 요소와 안전·접근성과 같은 구조적 조건이 결합될 때 높은 수준의 관광지 이미지가 형성된다고 설명했다. 연구팀은 이번 연구가 분쟁·접경지역의 관광 활성화를 위해 매력적인 콘텐츠 개발뿐 아니라 안전관리 체계 구축, 신뢰성 있는 정보 제공, 방문 접근성 개선이 함께 이루어져야 한다는 중요한 시사점을 제시한다고 강조했다. 김성은 교수는 “이번 연구는 기존 관광지 이미지 연구가 주로 관광자원의 매력에 초점을 맞추었던 것과 달리, 위험과 매력이 공존하는 관광환경에서 관광객의 의사결정 과정을 새롭게 설명했다는 점에서 의미가 있다. DMZ와 같은 접경지역뿐 아니라 다양한 위기·갈등 지역의 지속가능한 관광 관리 전략 수립에도 활용될 수 있을 것으로 기대한다.”라고 밝혔다. 이번 연구 결과는 국제학술지 ‘저널 오브 트래블 앤드 투어리즘 마케팅(Journal of Travel & Tourism Marketing)’에 10월 9일 게재됐다. *Title of original paper: Attraction under constraint: understanding tourist responses to conflict-ridden destination *Abstract Conflict-ridden destinations entail both uncertainty and attraction, yet their distinctive attributes and effects on tourist behavior remain underexamined. Drawing on push-pull theory, non-compensatory choice models, and destination image formation theory, this study examines the key attributes shaping tourists’ cognitive image of conflict-ridden destinations. Using the Korean Demilitarized Zone as a case, the study applies PLS-SEM, fsQCA, and NCA. Findings show that specific attribute combinations generate a high cognitive image, while perceived safety serves as a necessary condition. The results highlight the greater importance of structural factors, particularly safety and accessibility, than experiential factors in managing and marketing these destinations. *Journal: Journal of Travel & Tourism Marketing *Web Link: https://doi.org/10.1080/10548408.2026.2742844
2026-10-14
대학원 인공지능학과, AI 분야 세계 최고 학회 ‘NeurIPS 2026’ 논문 3편 채택
경북대학교는 대학원 인공지능학과 조대웅 교수와 강재모 교수의 논문 총 3편이 인공지능(AI)·머신러닝 분야 세계 최고 권위의 학술대회인 NeurIPS 2026(Conference on Neural Information Processing Systems)에 채택됐다고 밝혔다. NeurIPS는 구글, 메타, 엔비디아 등 글로벌 IT 기업들이 주목하는 AI 분야 세계 최고 권위의 학회다. 올해는 전체 투고작 중 25.7%의 논문만이 채택됐다. 경북대 연구팀의 논문 3편은 오는 12월 열리는 NeurIPS 2026에서 발표될 예정이다. NeurIPS 2026은 12월 6일부터 12일까지 호주 시드니에서 메인 학회가 개최되며, 12월 9일부터 13일까지 미국 애틀랜타와 프랑스 파리에서 위성 학회가 열린다. 조대웅 교수는 이번 학술대회에서 제1저자와 공동교신저자로 참여한 논문 2편이 채택됐다. 제1저자로 참여한 논문에서는 영상·음성·텍스트 등 서로 다른 구조를 가진 데이터 사이에서도 인공지능이 지식을 효과적으로 주고받을 수 있는 멀티모달 지식 증류 기술을 제안했다. 서로 다른 모달리티의 특징을 직접 맞추지 않고도 지식을 전달할 수 있어, 실제 환경에서 일부 정보만 활용 가능한 멀티모달 AI 시스템의 적용 가능성을 넓혔다. 공동교신저자로 참여한 논문은 흉부 X-ray 사진과 판독문을 함께 학습해 질병의 중증도 등 세밀한 임상 정보까지 파악할 수 있는 의료 인공지능 기술 ‘FinAl’을 선보였다. 질환 유무를 넘어 중증도와 같은 세밀한 임상 차이를 학습할 수 있도록 해, 의료 영상-언어 인공지능이 보다 정교한 임상 정보를 반영할 수 있는 가능성을 제시했다. 강재모 교수팀은 이번에 채택된 논문에서 첨단 제조·정밀검사 분야에서 중요한 3차원(3D) 이상 탐지의 정확도를 높이기 위한 새로운 비전-언어 모델 기반 기술인 ‘FACETS’ 방법론을 제안했다. FACETS는 3D 형태와 자연어 정보를 함께 분석해 스마트 제조 현장의 미세한 결함을 정밀하게 찾아내며, 다양한 산업 현장에서 미세 결함을 자동으로 식별하는 핵심 기술로 활용될 수 있을 것으로 기대된다. 조대웅 교수는 “인공지능이 국가 전략기술로서 중요성이 더욱 커지는 가운데, 이번 성과는 경북대가 다양한 AI 분야에서 세계적 수준의 연구를 수행할 수 있는 역량을 보여준 사례이다. 앞으로도 기초 연구와 산업·의료 등 실제 응용을 연결하는 연구를 통해 지역과 국가의 AI 경쟁력 강화에 기여하겠다.”라고 밝혔다.
2026-10-12
조동형 교수팀, 희귀 유전질환 ‘퍼록시좀 생합성 장애’ 새 치료 표적 제시
USP2 단백질 억제로 퍼록시좀의 과도한 제거 줄여 지질대사 이상 및 모델 동물의 질환 관련 지표 개선
경북대 생명공학부 조동형 교수팀은 ㈜오가시스, 한국생명공학연구원과의 공동연구를 통해 희귀 유전질환인 퍼록시좀 생합성 장애(PBD) 질환의 새로운 치료 표적을 제시했다. ‘USP2’ 단백질을 억제하면 세포소기관인 퍼록시좀이 과도하게 제거되는 현상을 줄일 수 있음을 확인해 관련 난치병 치료제 개발에 새로운 가능성을 열었다. 퍼록시좀은 매우 긴 사슬 지방산의 분해와 활성산소 조절 등을 담당하는 세포소기관이다. 젤웨거 스펙트럼 질환(ZSD)은 퍼록시좀 형성과 기능에 이상이 생겨 발생하는 희귀 유전질환군으로, 퍼록시좀 생합성 장애(PBD)를 포함한다. ZSD의 대표적인 원인 유전자인 PEX1에 이상이 생기면 퍼록시좀 내부로 효소를 운반하는 과정에 문제가 생기고, 퍼록시좀을 선택적으로 분해하는 자가포식인 ‘펙소파지’도 과도하게 일어나 소기관의 소실을 가속할 수 있다. 연구팀은 질환 연관 PEX1 변이를 가진 환자 유래 세포에서 퍼록시좀을 회복시키는 물질을 탐색해 탈유비퀴틴 효소 단백질 USP2의 억제제인 ‘ML364’를 발굴했다. 이 물질을 처리하거나 USP2의 발현을 낮추자 감소했던 퍼록시좀의 수가 회복됐다. 특히 ML364 처리 후 퍼록시좀의 병리적 이상이 개선되는 것을 확인했다. 작용 기전으로 USP2를 억제하면 STUB1 단백질의 분해를 촉진해 퍼록시좀의 과도한 자가포식과 소실을 억제할 수 있다고 연구팀은 설명했다. 연구책임자인 조동형 교수는 “이번 연구는 젤웨거 스펙트럼 질환을 아우르는 퍼록시좀 생합성 장애에서 퍼록시좀 소기관을 보존하는 전략이 질환 관련 이상을 완화할 수 있음을 보여준다. 향후 ㈜오가시스와 함께 USP2를 표적으로 하는 치료제 개발을 진행할 계획이다.”라고 밝혔다. 이번 연구는 과학기술정보통신부, 한국연구재단 지원과 한국생명공학연구원 주요사업의 지원을 받아 수행됐다. 공동 제1저자는 경북대 김용환 박사 졸업생(현 미국 존스홉킨스의과대학 박사후연구원)과 ㈜오가시스 조두신 박사이며, 교신저자는 한국생명공학연구원 이규선 박사와 경북대 조동형 교수이다. 연구 결과는 국제학술지 ‘시그널 트랜스덕션 앤드 타깃티드 테라피(Signal Transduction and Targeted Therapy, IF 81.2)’ 9월 24일 온라인판에 게재됐다. *Title of original paper: Inhibition of USP2 suppresses pathological pexophagy and rescues PEX1-deficient peroxisome biogenesis disorder *Journal: Signal Transduction and Targeted Therapy *Weblink: https://doi.org/10.1038/s41392-026-02882-3
2026-10-01
박정우 교수팀, 이중 초점 메타렌즈 기반 광음향 현미경 개발
의생명융합공학과 박정우 교수팀은 렌즈나 광학 부품을 물리적으로 움직이지 않고 전기 신호만으로 초점을 전환할 수 있는 이중 초점 메타렌즈 기반 광음향 현미경 기술을 개발했다. 이번 연구는 POSTECH 노준석 교수팀, 김철홍 교수팀과의 공동연구로 수행됐다. 박정우 교수는 김홍윤 박사, 박은우 박사과정생과 함께 공동 제1저자로 참여했으며, 연구 결과는 광학 분야 국제학술지 ‘Light: Science & Applications‘(IF: 23.4, JCR 2.8 % in Optics)에 게재됐다. 광학 해상도 광음향 현미경은 빛을 미세하게 집속해 마이크로미터 수준의 고해상도 생체 영상을 획득할 수 있다. 다만 초점 심도가 짧아 깊이가 다른 구조를 동시에 선명하게 영상화하기 어렵다는 한계가 있다. 연구팀은 빛의 편광 상태에 따라 서로 다른 두 깊이에 초점을 형성하는 메타렌즈와 전기적으로 제어 가능한 액정 소자를 결합했다. 이를 통해 별도의 기계적 움직임 없이 초점 위치를 빠르게 전환하는 시스템을 구현했다. 개발된 시스템은 약 1.2 mm의 축 방향 영상 범위에서 3.7 μm 수준의 높은 횡방향 해상도를 구현했다. 또한 각막 손상을 유도한 동물 모델에 적용해 서로 다른 깊이에 분포하는 미세혈관과 신생혈관을 고해상도로 영상화함으로써 생체 내 적용 가능성을 확인했다. 이번 연구는 메타광학 기술과 광음향 영상을 융합해 기존 광학 현미경의 제한된 초점 심도를 효과적으로 확장했다는 점에서 의미가 있다. 향후 이 기술은 안과 질환을 비롯한 다양한 생체조직의 고해상도 3차원 영상과 소형·고성능 바이오메디컬 영상 시스템 개발에 활용될 수 있을 것으로 기대된다. *Title of original paper: Electrically switchable dual-focus metalens for depth-extended in vivo photoacoustic imaging of ophthalmic vascular disease *Abstract High-resolution three-dimensional imaging is essential for visualizing fine biological details. Unlike conventional optical imaging, photoacoustic (PA) imaging provides volumetric imaging by capturing time-of-flight ultrasound waves generated from optical absorption within tissues. Optical-resolution photoacoustic microscopy achieves micron-scale lateral resolution through tight optical focusing but suffers from a shallow depth of focus. To address this, non-diffracting beams (e.g., Bessel and needle beams) have been explored, but they introduce high side lobes that reduce the signal-to-noise ratio and distribute laser energy over a larger volume, reducing signal intensity. Here, we present an electrically modulated dual-focus metalens-based photoacoustic microscopy (meta-PAM) system designed to enhance axial coverage (1.2 mm) while preserving high lateral resolution (3.7 μm) in three-dimensional imaging. Our system features a silicon nitride nanostructured metalens that switches between two diffraction-limited focal modes at a visible wavelength without mechanical movement, with focal switching voltages of 0.87 V and 1.03 V and a response time of 250 ms. We demonstrate its effectiveness by imaging a chemically induced corneal burn in rat eyes, successfully monitoring neovascularization with high resolution across the entire eye depth range. Our compact yet effective system provides building blocks for future high-resolution volumetric imaging with an improved signal-to-noise ratio. *Journal: Light: Science & Applications *Weblink: https://www.nature.com/articles/s41377-026-02365-8 <사진 왼쪽부터 포스텍 김홍윤 박사, 포스텍 박은우 박사과정생, 경북대 박정우 교수, 포스텍 김철홍 교수, 포스텍 노준석 교수>
2026-09-21
박상효 교수팀, 3차원 공간 정밀 이해 AI 기술 개발… ECCV 2026서 발표
로봇이 실제 공간을 더 정확하게 이해하도록 돕는 피지컬 AI 핵심 인지 기술 개발
컴퓨터학부 박상효 교수팀이 미국 Adobe Research, 중국 저장대학교와 공동으로 수행한 3차원 공간 인식 인공지능 연구가 컴퓨터비전 분야의 세계적 권위 학술대회인 ECCV 2026(European Conference on Computer Vision)에 게재 승인돼, 지난 9월 12일 스웨덴 말뫼에서 열린 ECCV 2026 메인 컨퍼런스 Poster Session 6에서 포스터로 발표됐다. ECCV는 CVPR, ICCV와 함께 세계 컴퓨터비전 연구의 주요 흐름을 이끄는 최상위 학회로 평가되며, 올해 대회는 9월 8일부터 12일까지 스웨덴 말뫼에서 개최됐다. 이번에 발표된 논문의 제목은 ‘G2P: Gaussian-to-Point Attribute Alignment for Boundary-Aware 3D Segmentation’이다. 연구팀은 컴퓨터가 실내 공간에 있는 벽, 문, 창문, 가구와 같은 물체를 보다 정확하게 구분할 수 있도록 하는 새로운 3차원 인공지능 기술을 제안했다. 컴퓨터는 일반적으로 수많은 점으로 구성된 ‘포인트클라우드’를 이용해 3차원 공간을 이해한다. 그러나 포인트클라우드는 점 사이가 비어 있고 색상이나 재질 정보가 충분하지 않아, 문과 벽 또는 창문과 벽처럼 경계가 모호한 물체를 구분하기 어렵다. 연구팀은 이를 해결하기 위해 최근 3차원 콘텐츠 생성 분야에서 주목받는 3D Gaussian Splatting의 풍부한 공간·외관 정보를 포인트클라우드 기반 분할에 결합했다. 제안 기술은 ScanNet v2, ScanNet200, ScanNet++, Matterport3D 등 4개 국제 3차원 공간 인식 데이터셋에서 기존 방법보다 향상된 성능을 보였으며, 특히 문, 창문, 냉장고, 커튼처럼 구분이 어려운 물체의 인식 정확도를 높였다. 이번 연구는 서로 다른 두 가지 3차원 데이터 표현 방식인 포인트클라우드와 3D Gaussian Splatting의 장점을 결합했다는 점에서 의미가 있다. 향후 실내 서비스 로봇, 자율주행, 스마트팩토리, 디지털트윈, 증강·가상현실(XR), 3차원 공간 검색 등 실제 공간을 이해해야 하는 피지컬 AI 및 3차원 인공지능 분야에 활용될 것으로 기대된다. 또한 이번 성과는 경북대학교와 미국의 글로벌 소프트웨어 기업 연구소 Adobe Research, 중국 저장대학교(Zhejiang University)가 함께 수행한 국제 공동연구다. 송호준 박사과정생과 송채영 석사졸업생(현 KETI)이 공동 제1저자로 참여했으며, 홍정훈 졸업생, 문채원 석사과정생, 경북대 컴퓨터학부 이재협 교수, Adobe Research의 Soo Ye Kim 박사, 저장대학교 Yiyi Liao 교수가 공동 연구자로 참여했다. 박상효 교수가 교신저자를 맡았다. 이번 성과는 경북대학교의 3차원 인공지능 연구역량과 글로벌 대학·산업체 연구진의 전문성을 결합한 국제협력 성과라는 점에서도 의미가 있다. 이번 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단의 지원(RS-2025-00520308), 문화체육관광부와 한국콘텐츠진흥원의 멀티모달 콘텐츠 저작권 핵심기술 관련 인재양성사업(RS-2026-2552393)의 지원으로 수행됐다. * Abstract Point cloud segmentation is critical for 3D scene understand-ing. However, sparse and irregular point distributions provide limitedappearance evidence, making geometry-only features insufficient to dis-tinguish objects with similar shapes but distinct appearances (e.g., color,texture, and material). We propose Gaussian-to-Point (G2P), which trans-fers Gaussian attributes from 3D Gaussian Splatting to point clouds formore discriminative and appearance-consistent segmentation. Our G2Paddresses the misalignment between optimized Gaussians and originalpoint geometry by establishing point-wise correspondences. By distillingopacity-derived visibility cues, we mitigate the geometric ambiguity thatlimits existing models. Additionally, Gaussian scale attributes enableprecise boundary localization in complex 3D scenes. Extensive experi-ments demonstrate that our approach achieves competitive performanceon standard benchmarks and shows notable improvements on geomet-rically challenging classes, without pretrained 2D features or languagesupervision in our segmentation pipeline. *Web Link: https://eccv.ecva.net/virtual/2026/poster/5646 <사진 왼쪽 상단부터 송호준 박사과정생, 송채영 석사졸업생(현 KETI), 홍정훈 졸업생, 문채원 석사과정생, 이재협 교수, 박상효 교수>
2026-09-15
경북대·중앙대, 열에 강하고 잘 늘어나는 리튬이온전지 분리막 개발
에스켐(S-CHEM)-경북대 산학협력 및 중앙대 ITRC 사업단 지원 성과 차세대 플렉시블 디바이스 및 고온용 배터리 안전성 대폭 향상 기대
전자기기의 화재·폭발 위험을 줄이고 구부리거나 늘어나는 차세대 플렉시블 디바이스에도 적용할 수 있는 고성능 리튬이온전지 분리막 기술이 국내 연구진에 의해 개발됐다. 응용화학공학부 정수환 교수팀은 중앙대 이평수 교수팀과 공동연구로 150℃의 높은 온도에서도 형태를 거의 유지하면서 기계적 변형에도 견딜 수 있는 ‘코어-셸(Core-Shell)’ 나노섬유 기반 리튬이온전지 분리막을 개발했다. 리튬이온전지 내에서 분리막은 양극과 음극이 직접 닿아 단락(합선)되는 것을 막고, 리튬이온이 오가는 통로 역할을 하는 핵심 소재다. 현재 널리 쓰이는 폴리에틸렌(PE) 기반 분리막은 제조 단가가 낮고 화학적 안정성이 뛰어난 반면, 열에 약하다는 결정적인 단점이 있다. 100℃ 이상의 고온 노출 시 분리막이 급격히 수축해 양극과 음극이 부딪히면서 화재나 폭발 사고로 이어질 수 있기 때문에 웨어러블 디바이스 환경에서 열 안정성과 유연성을 동시에 갖춘 소재 개발이 시급한 과제로 꼽혀왔다. 연구팀은 동축 전기방사(coaxial electrospinning) 기술을 이용해 열적으로 안정한 폴리이미드(PI)를 외부 셸에, PI와 열가소성 폴리우레탄(TPU)을 내부 코어에 적용해 열 안정성과 신축성을 동시에 갖는 나노섬유 분리막을 제작했다. 개발된 분리막은 150℃에서 1시간 가열한 뒤에도 면적 수축률이 약 4.0%에 그친 반면, 같은 조건에서 상용 PE 분리막은 약 96.1% 수축했다. 기계적 유연성을 나타내는 인장 변형률도 약 66.6%를 기록해 신축성도 함께 입증했다. 전기화학적 성능도 우수했다. 다공성 나노섬유 구조 덕분에 전해액 흡수율과 이온 전도도가 향상됐으며, 실제 전지(Full cell) 시험 결과 65℃와 90℃의 고온 충·방전 조건에서도 뛰어난 용량 유지율을 나타냈다. 정수환 교수는 “코어와 셸의 소재와 구조를 조절해 열적 안정성과 신축성을 동시에 확보하는 데 중점을 두었다. 향후 고온용 전지뿐 아니라 플렉시블·웨어러블 전자기기를 위한 안전한 에너지 저장 소재 개발에도 활용될 것으로 기대한다.”라고 밝혔다. 연구 결과는 네이처 포트폴리오(Nature Portfolio)의 국제 학술지인 ‘npj 플렉시블 일렉트로닉스(npj Flexible Electronics)’에 8월 19일 온라인 게재됐다. 이 학술지는 2025 JCR 기준 전기전자공학 분야 상위 약 1.8%에 해당한다. 이번 연구는 에스켐(S-CHEM)-경북대 산학협력 연구와 중앙대 ITRC(대학ICT연구센터) 지원사업을 비롯해 BK21 프로그램 등의 지원을 받아 수행됐다. *Title of original paper: Core-shell nanofiber separators for heat-resistant and stretch-tolerant lithium-ion batteries *Abstract In liquid-electrolyte lithium-ion batteries, separators prevent internal short circuits while enabling ion transport. However, commercial polyethylene (PE) separators exhibit severe thermal shrinkage and poor mechanical flexibility, limiting their use in stretch-tolerant batteries. To address these challenges, a coaxial electrospinning approach was employed to fabricate core-shell nanofibers with a polyimide (PI) shell and a PI/thermoplastic polyurethane (TPU) core, yielding a PI@PI/TPU (P@PT) separator that combines thermal stability with elasticity. The P@PT separator exhibited excellent thermal dimensional stability (4.03% shrinkage) compared with PE (96.14% shrinkage) at 150 °C and higher stretchability (66.6% strain at 7.6 MPa) than PI separators. At 25 °C, electrochemical tests showed comparable performance to PE, with higher coulombic efficiency and improved capacity retention at 65–90 °C. Using pre-stretched separators, we clarified the role of separator mechanics, independent of electrode effects, and linked strain history to electrochemical performance, demonstrating viability as a high-temperature stretch-tolerant separator. *Journal: npj Flexible Electronics *Web Link: https://doi.org/10.1038/s41528-026-00632-7 <사진 왼쪽부터 정수환 교수, 김나림 박사과정생, 중앙대 이평수 교수>
2026-09-03
김웅 교수팀, 폐수 속 유독성 염료 제거 ‘Fe-MOF’ 기술 리뷰 논문 발표
환경공학과 김웅 교수팀이 철 기반 금속-유기 골격체(Fe-MOF)를 활용해 산업 폐수 속 유독성 염료를 효율적으로 제거하는 수처리 기술의 최신 연구와 향후 발전방향을 체계적으로 분석한 리뷰 논문을 발표했다. 산업폐수에 포함된 합성염료는 화학적으로 안정하고 생분해가 어려워 기존 수처리 공정만으로는 완벽히 제거하기 힘든 대표적인 난분해성 오염물질이다. 연구팀은 이를 해결할 차세대 소재로 Fe-MOF에 주목했다. Fe-MOF는 내부 표면적이 넓고 세밀한 구멍 구조를 지녀, 철의 산화·환원 및 촉매 특성을 이용해 오염물질을 흡착하고 동시에 분해할 수 있는 장점이 있다. 연구팀은 2020년부터 2025년까지 보고된 관련 연구를 종합적으로 검토해 Fe-MOF의 합성 기법과 구조적 특성이 염료 제거 성능에 미치는 상관 관계를 분석했다. 분석 결과, 염료 제거는 단순 흡착뿐만 아니라 광촉매 반응, 과황산염 활성화, 포토 펜톤(Photo-Fenton) 반응 등 복잡한 경로를 통해 이뤄지며, 이 과정에서 Fe-MOF 소재 내부의 철-산소 결합체(Fe–O 클러스터)와 기공 구조, 표면 특성 및 전자 구조 등이 염료 제거 성능에 중요한 영향을 미치는 것으로 나타났다. 또한 반도체나 탄소 소재를 결합하거나, 결정 구조에 미세한 변화를 주는 방식으로 전자 흐름과 반응 부위의 접근성을 높여 소재의 안정성과 재사용성을 향상시킬 수 있음을 확인했다. 이를 통해 연구팀은 Fe-MOF가 단순한 흡착재를 넘어 오염물질의 포집과 분해를 동시에 수행하는 다기능성 수처리 소재로 발전할 가능성을 제시했다. 공동저자로 참여한 대학원 건설환경에너지공학부 비슈와짓 차브다(Vishwajit Chavda) 박사후연구원은 “실제 현장 적용을 위해서는 단일 염료를 쓴 인공 폐수 중심의 연구를 넘어 실제 산업 폐수를 통한 검증이 필요하다. 또한 수중에서의 장기 안정성, 반복 사용 시 성능 저하 극복, 철 이온 용출 방지, 대량 생산 비용 절감 등도 해결해야 할 과제다.”라고 지적했다. 교신저자인 김웅 교수는 “Fe-MOF는 오염물질을 흡착하는 동시에 촉매 반응을 통해 분해할 수 있다는 점에서 차세대 수처리 소재로서 잠재력이 크다. 이번 연구는 소재의 구조와 성능, 오염물질 제거 메커니즘, 실용화를 위한 과제를 통합적으로 분석했다는 데 의미가 있다. 향후 실제 산업폐수를 대상으로 안정성·재사용성·경제성을 검증한다면 지속가능한 고도수처리 기술로 발전할 수 있을 것이다.”라고 밝혔다. 이번 연구는 경북대 Powerful LAMP 우수 박사후연구원 연구지원사업, 교육부 4단계 BK21 사업, 대구시 앵커(지역성장 인재양성)사업 등의 지원을 받아 수행됐으며, 수처리 분야 국제학술지 ‘디살리네이션(Desalination)’에 8월 1일 게재됐다. *Title of original paper: A state-of-the-art review on Fe-based metal–organic frameworks (Fe-MOFs) for removal of hazardous dyes in aqueous environment: Mechanisms, modifications, and future prospects *Abstract Dyecontaminated wastewater continues to pose major environmental challenges due to the high chemical stability, toxicity, and limited biodegradability of synthetic dyes. Iron-based metal–organic frameworks (Fe-MOFs) and their derivatives have recently emerged as highly promising materials for dye removal through both adsorption and photocatalytic degradation. This review exclusively summarizes research progress reported in the last five years (2020–2025) on Fe-MOFs and their derivatives for dye removal, providing an updated and focused understanding of current advancements. Key developments in Fe-MOF synthesis, activation methods, and structural modification are discussed, highlighting the importance of their tunable porosity, abundant Fesingle bondO clusters, and visible-light responsiveness. Mechanistic pathways, including photocatalysis, persulfate activation, and photo-Fenton reactions, are examined to elucidate reactive species generation, charge-transfer dynamics, and redox-driven dye degradation. Additionally, recent progress in Fe-MOF composites, including semiconductor hybrids, carbon-supported structures, and defect-engineered variants, is presented to highlight their enhanced performance, stability, and recyclability. The review also analyzes adsorption behavior and dyeMOF interactions, with particular attention to the influence of pore structure, surface charge, and coordinatively unsaturated sites. Despite considerable advancements, challenges remain regarding water stability, regeneration efficiency, and large-scale implementation. Overall, this review provides a concise and up-to-date assessment of Fe-MOF based materials for dye remediation while outlining future prospects for sustainable water purification technologies. *Journal: Desalination *Web Link: https://doi.org/10.1016/j.desal.2026.120205 <사진 왼쪽부터 김웅 교수, 비슈와짓 차브다 박사후연구원>
2026-09-01
경북대·KAIST, ‘100시간 이상 연속 작동’ 신소재 맥신 기반 광촉매 개발
지구온난화의 원인인 ‘이산화탄소’를 태양광과 촉매를 이용해 산업용 청정 연료인 ‘메탄’으로 전환하는 기술은 탄소중립의 주요 과제로 꼽힌다. 하지만 반응 과정에서 촉매가 쉽게 활성을 잃거나 효율이 떨어지는 내구성 문제가 상용화의 주요 걸림돌로 지적돼 왔다. 경북대·KAIST 공동연구진은 이러한 한계를 극복하고 100시간 이상 안정적으로 작동하는 3차원 신소재 광촉매를 개발하는 데 성공했다. 경북대 나노신소재공학과 이용희 교수와 KAIST 생명화학공학과 정희태 교수팀은 나노종합기술원(NNFC) 및 사우디 아람코(Saudi Aramco) 연구진과 함께 차세대 2차원 신소재인 ‘맥신(MXene)’을 활용해 장기 안정성을 지닌 ‘3차원 소수성 맥신(F-3D MXene) 광촉매’를 개발했다. 기존 밀폐형 광촉매 반응 장치는 반응 과정에서 생성물이 쌓이고 촉매가 쉽게 산화돼 보통 20시간 이상의 장시간 반응 과정에서 안정적인 연속 운전이 어렵다는 내구성 한계가 있었다. 이를 극복하기 위해 반응물과 생성물을 지속해서 공급·배출하는 ‘연속 흐름(continuous-flow) 방식’이 도입됐으나, 반응 과정이 복잡해 목표 물질인 메탄만 정밀하게 추출하는 데 어려움이 있었다. 특히 종이처럼 얇은 2차원 맥신 나노시트는 제조 과정에서 서로 뭉치는 성질이 있어 가스가 이동하는 통로를 막고 반응 면적을 줄이는 문제점이 있었다. 연구팀은 2차원 맥신 나노시트 사이에 단일벽 탄소나노튜브(SW-CNT)를 결합해 아코디언처럼 활짝 펼쳐진 3차원 다공성 스캐폴드(뼈대) 구조를 설계했다. 이 입체적 나노구조는 이산화탄소가 원활하게 오가는 통로를 확보해 반응 촉매 표면적을 기존 대비 약 18배 대폭 향상시켰다. 동시에 맥신 산화 과정에서 촉매 내부에 자발적으로 형성된 이산화티타늄(TiO₂) 나노입자와 화학적 이종접합 구조를 형성해 태양광 에너지를 화학 반응으로 전환하는 효율도 극대화했다. 기술의 완성도를 높인 또 다른 요소는 코팅 기술이다. 연구팀은 반응 진행 과정에서 발생하는 수분이 촉매 기공을 막는 ‘플러딩 현상’을 막기 위해 촉매 미세 표면에 불소 유기분자막을 입히는 자가 조립 코팅 공정을 적용했다. 이러한 표면 제어는 기체 이산화탄소와 물에서 공급되는 수소 양성자, 고체 촉매가 만나는 3상(기체, 액체, 고체) 계면을 안정적으로 유지해 불필요한 수소 발생 부반응을 억제하고 탄소 변환 효율을 유도했다. 개발된 광촉매를 가스와 물의 흐름이 고도로 통제되는 연속 흐름 제어기에 적용한 결과, 메탄 선택도는 기존 37%에서 73%로 약 두 배 가까이 향상됐다. 촉매 1g당 시간당 119마이크로몰(μmol)의 우수한 메탄 생산 속도를 나타냈으며, 100시간 이상 장기 연속 구동 테스트에서도 초기 촉매 성능의 90% 이상을 안정적으로 지속 유지하는 실용적 내구성을 검증했다. 공동연구진은 “이번 연구는 그동안 우수한 전하 전도성에도 불구하고 수분 노출과 공기 중 산화에 취약해 응용처가 극히 제한되었던 맥신 소재를 미세 표면 처리와 3차원 골격화 설계를 통해 실용화 수준의 구동 내구성으로 끌어올렸다는 점에서 학술적 의의를 지닌다.”라며, “탄소 자원화 공정의 실제 상용화 및 탄소중립 실현에 기여할 것으로 기대한다.”라고 밝혔다. 이번 연구는 사우디 아람코-KAIST CO₂관리센터, 과학기술정보통신부와 한국연구재단의 글로벌기초연구실지원사업, 나노종합기술원의 반도체-이차전지 인터페이싱 플랫폼기술개발사업 및 반도체글로벌첨단팹연계활용사업 등의 공동 지원으로 수행됐다. 연구 결과는 국제 학술지 ‘케미컬 엔지니어링 저널(Chemical Engineering Journal)’에 8월 3일 온라인 게재됐다. *Title of original paper: Stable photocatalytic CO2-to-CH4 conversion enabled by a 3D hydrophobic Ti3C2Tx MXene architecture under continuous flow *Abstract Photocatalytic carbon dioxide (CO2) reduction to methane (CH4) offers a promising route for high-energy-density storage and utilization; however, its practical applicability is critically restricted by limited operational stability, with most reported systems failing within ∼20 h. These limitations primarily arise from inefficient mass transport and catalyst deactivation under continuous operation. Here, we demonstrate a substantial enhancement in the long-term stability of photocatalytic CO2-to-CH4 conversion using a three-dimensional (3D) Ti3C2Tx MXene photocatalyst with a hydrophobic surface, operated in a continuous gas-liquid flow-enabled system. The 3D architecture facilitates efficient gas diffusion and enhances gas–catalyst interactions within porous framework, thereby enabling sustained multi-electron transfer required for CH4 formation. Simultaneously, hydrophobic surface modification prevents water flooding, suppresses competing hydrogen evolution, and stabilizes the gas-liquid-solid triple-phase interface essential for continuous-flow operation. As a result, the catalyst achieves a high CH4 selectivity of 73% (up from 37%) and a production rate of 119 μmol gcat−1 h−1, while retaining over 90% of its initial activity for more than 100 h of continuous operation, representing an order-of-magnitude improvement in operational stability over previously reported photocatalytic CO2-to-CH4 systems. These findings establish key design principles for developing stable and selective photocatalysts toward practical CO2 conversion under continuous-flow conditions. *Journal: Chemical Engineering Journal *Web Link: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1385894726077041
2026-08-18
신효근 교수팀, 선택적인 뇌자극이 가능한 초경량 적외선 기반 무선 신경조절 시스템 개발
대학원 전자전기공학부 신효근 교수팀이 자유롭게 행동하는 생쥐에서 선택적인 뇌자극이 가능한 초경량 적외선(Infrared, IR) 기반 무선 신경조절 시스템을 개발했다. 이번 연구 결과는 국제학술지 Microsystems & Nanoengineering (IF 11.1, JCR 상위 0.6%)에 게재됐다. 최근 우울증, 파킨슨병, 뇌전증 등 다양한 신경계 질환 치료를 위해 경두개 직류자극(Transcranial Direct Current Stimulation, tDCS)과 심부뇌자극(Deep Brain Stimulation, DBS)과 같은 신경조절 기술이 활발히 연구되고 있다. 그러나 기존의 무선 뇌자극 장치는 블루투스, RF 통신, 마이크로컨트롤러 등 복잡한 무선 통신 모듈을 포함하고 있어 장치의 크기와 무게가 증가하며, 실험동물의 자연스러운 행동을 방해할 수 있다는 한계가 있었다. 특히 자유행동 동물 실험에서는 장치의 무게와 부피가 행동 결과에 영향을 줄 수 있어 보다 경량화된 시스템 개발이 요구되어 왔다. 연구팀은 이러한 문제를 해결하기 위해 적외선(Infrared, IR) 빛만으로 동작하는 초경량 무선 신경조절 시스템을 개발했다. 새롭게 개발된 시스템은 기존의 무선 통신 회로를 완전히 제거하고, 특정 파장의 적외선에만 반응하는 광트랜지스터를 이용하여 외부에서 조사하는 적외선만으로 뇌자극을 제어하는 새로운 방식을 제안했다. 이를 통해 복잡한 제어 회로 없이도 원하는 시점에 선택적으로 전기자극을 전달할 수 있는 초소형 무선 시스템을 구현했다. 특히 연구팀은 810 nm와 950 nm 두 종류의 적외선 파장을 선택적으로 인식하는 광트랜지스터를 적용하여 서로 다른 자극 채널을 독립적으로 제어할 수 있는 기술을 구현했다. 또한 광학 필터를 적용해 두 파장 간 간섭을 효과적으로 억제함으로써 하나의 실험 환경에서도 원하는 자극만 선택적으로 수행할 수 있음을 입증했다. 개발된 경두개 직류자극(tDCS) 시스템은 배터리를 포함한 전체 무게가 약 1.2 g(고정부 포함 약 1.4 g)에 불과하며, 심부뇌자극(DBS) 시스템은 전극을 포함해 0.5 g 이하의 초경량 구조를 구현했다. 또한 기존 무선 시스템에서 사용되던 크라운(crown) 형태의 고정 구조를 제거하고 새로운 고정 방식을 적용하여 실험동물의 물리적 부담을 크게 줄였다. 연구팀은 개발된 시스템의 성능을 다양한 실험을 통해 검증했다. 적외선 LED 조사 환경에서 장시간 사용 시에도 온도 변화가 거의 발생하지 않아 열에 의한 영향이 없음을 확인했으며, 실험 공간 전체에 균일한 적외선이 조사되어 동물의 위치와 관계없이 안정적인 제어가 가능함을 입증했다. 또한 개방장(Open-field) 행동실험 결과, 장치를 착용하거나 적외선을 조사하더라도 생쥐의 이동거리와 운동속도에는 유의한 변화가 나타나지 않아 자연스러운 행동을 방해하지 않는 것으로 확인됐다. 이어 연구팀은 생쥐의 운동피질(M2)을 대상으로 실제 뇌자극 실험을 수행했다. 그 결과 경두개 직류자극과 심부뇌자극 모두 자유롭게 움직이는 생쥐에서 뚜렷한 회전 행동(circling behavior)을 유도했으며, 자극 위치와 자극 방식에 따라 서로 다른 방향의 행동 변화를 유도할 수 있음을 최초로 입증했다. 이는 개발된 시스템이 실제 뇌회로를 효과적으로 조절할 수 있을 뿐만 아니라, 신경조절 방식에 따른 뇌회로의 기능과 작동 원리를 규명하는 연구 플랫폼으로도 효과적으로 활용될 수 있음을 보여준다. 특히 기존 무선 신경조절 장치보다 구조를 단순화하면서도 무게를 획기적으로 줄여 자유행동 동물실험의 정확성을 높일 수 있었으며, 적외선 출력 조절을 통해 다양한 방식(tDCS, DBS)의 뇌자극 기술을 구현할 수 있었다. 신효근 교수는 "이번 연구는 기존 무선 신경조절 시스템이 갖고 있던 무게와 복잡한 제어 구조의 한계를 극복하고, 자유롭게 행동하는 동물에서 선택적인 뇌자극이 가능하도록 구현한 기술이라는 점에서 의미가 크다"며, "향후 신경조절 기전 연구는 물론 다양한 신경계 질환 치료기술과 차세대 무선 뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI) 개발에도 폭넓게 적용될 것으로 기대한다"고 밝혔다. 이번 연구 성과는 "Ultralight infrared-controlled wireless neuromodulation systems for freely behaving mice"라는 제목으로 게재되었으며, 차형경 학석박통합과정생이 제1저자로, 신효근 교수가 교신저자로 참여했다. *Title of original paper: Ultralight infrared-controlled wireless neuromodulation systems for freely behaving mice *Abstract Neuromodulation techniques including transcranial direct current stimulation (tDCS) and deep brain stimulation (DBS) have been widely investigated for their therapeutic potential in a range of neurological and psychiatric disorders. Basic studies using freely behaving animal models are critical for elucidating the underlying mechanisms of these neuromodulation techniques. However, conventional neuromodulation systems typically rely on wired connections or wireless systems incorporating communication and control modules, which increase device weight and volume, restrict natural behavior, and may introduce confounding factors in behavioral experiments. Here, we present an ultra-lightweight wireless neuromodulation system that can be externally controlled using infrared (IR) light, eliminating the need for complex wireless communication modules. The system incorporates wavelength-selective phototransistors (810 and 950 nm) to enable independent control of tDCS and DBS. The complete tDCS device weighs less than 1.5 g, while the DBS device weighs less than 0.5 g. Characterization of the IR LED array demonstrated uniform light distribution and high thermal stability, with no detectable temperature changes in the experimental environment during prolonged illumination. Open-field behavioral testing confirmed that neither device attachment nor IR illumination affected spontaneous locomotor activity in mice. In stimulation experiments targeting the secondary motor cortex (M2), both tDCS and DBS induced robust circling behavior in freely behaving mice, demonstrating effective modulation of motor-related neural circuits. These results indicate that the proposed systems enable reliable and selective neuromodulation without constraining natural behavior, providing a versatile platform for future behavioral and mechanistic studies of neuromodulation. *Journal: microsystems & nanoengineering *Web Link: https://doi.org/10.1038/s41378-026-01389-9 <사진 왼쪽부터 신효근 교수, 차형경 학석박통합과정생>
2026-08-10
김상룡 교수팀, ‘척수소뇌실조증’ 최신 유전자 치료 연구 동향 및 치료 전략 종합 분석… 차세대 치료 방향 제안
국내 연구진이 희귀·난치성 뇌질환 중 하나인 ‘척수소뇌실조증(Spinocerebellar ataxia, SCA)’의 최신 유전자 치료 연구 현황을 종합적으로 분석한 리뷰논문을 발표하고, 유전자 도입 및 발현 제어에 기반한 미래 유전자 치료 전략의 중요성을 제시했다. 소뇌실조증은 소뇌의 위축이나 기능 이상으로 인해 보행 장애, 균형 감각 저하, 발음 이상, 운동 조절 장애 등이 점진적으로 나타나는 대표적인 난치성 신경퇴행성 질환이다. 이 가운데 척수소뇌실조증은 다양한 유전자 변이에 의해 발생하는 유전성 질환군으로, 발병 원인에 따라 여러 아형으로 세분화된다. 현재 치료는 주로 증상 완화와 재활에 의존하고 있으며, 질병의 진행을 근본적으로 억제하거나 중단할 수 있는 치료법은 현재까지 개발된 바 없다. 따라서, 각 질환 아형의 유전적 원인과 병리 기전에 기반한 정밀 치료 전략의 개발이 절실히 요구되고 있다. 생명공학부 김상룡 교수 연구팀이 주도한 이번 논문은 척수소뇌실조증의 최신 유전자 치료 연구 동향을 종합적으로 분석했다. 연구진은 질환의 세부 유형별 발병 원인과 병리 기전을 바탕으로 기존 치료 전략의 성과와 한계를 검토하는 한편, 유전자 도입 및 발현 제어 기술을 활용한 차세대 맞춤형 유전자 치료 전략을 소개했다. 특히 안티센스 올리고뉴클레오타이드(ASO), RNA 간섭(RNAi), 크리스퍼(CRISPR) 유전자 편집, 아데노연관바이러스(AAV) 기반 유전자 보충 등 최신 유전자 치료 기술의 작용 원리와 적용 가능성을 종합적으로 분석했다. 이와 함께, 단순한 기술 소개를 넘어 기술별 적용 가능한 질환 유형과 전임상·임상 연구 현황을 비교·분석해 질환 아형별 맞춤형 치료 전략의 필요성과 향후 연구 방향도 제안했다. 아울러 뇌 조직 내 정확한 전달을 위한 전달체 개발, 치료의 안전성 및 표적 특이성 확보, 장기적인 치료 효과 등 실제 치료제 개발 과정에서 해결해야 할 핵심 과제도 함께 제시했다. 교신저자인 김상룡 교수는 “이번 리뷰논문은 척수소뇌실조증의 다양한 유전적 원인과 병리 기전을 바탕으로 유전자 치료 전략의 현재 수준과 향후 발전 방향을 체계적으로 정리했다는 점에서 의미가 크다. 향후 치료 표적 선정과 전달체 개발, 안전성 평가 및 임상시험 설계에 실효적인 도움을 줄 것으로 기대한다.”라고 말했다. 경북대 생명공학부 석·박사통합과정 어혜미 학생이 제1저자로 참여하고, 한국뇌연구원 김형준·김재광 박사가 공동 교신저자를 맡았으며, 경북대 의과대학 석경호·이호원 교수도 공동저자로 참여한 이번 리뷰논문은 약리학 및 약학 분야의 최고 권위 국제학술지인 ‘트렌즈 인 파마콜로지컬 사이언스(Trends in Pharmacological Sciences, IF 24.0, JCR 상위 0.4%)’에 7월 9일 온라인 게재됐다. *Title of original paper: Gene therapy for spinocerebellar ataxias *Abstract Spinocerebellar ataxias (SCAs), rare neurodegenerative disorders characterized by progressive cerebellar degeneration, cause impaired balance and motor dysfunction. Although most cases are inherited, sporadic forms also occur, and effective disease-modifying therapies remain unavailable despite advances in understanding their genetic and molecular mechanisms. This unmet need is particularly significant because many SCAs are monogenic disorders caused by well-characterized mutations, making them promising candidates for gene- and RNA-based therapies. Recent advances in antisense oligonucleotides, RNA interference, vector engineering, and genome editing have increasingly enabled the alignment of therapeutic strategies with specific mutational architectures. Therefore, this review aims to examine how genetic subclassification informs platform selection, summarize recent advances in gene- and RNA-based therapeutics, and outline key translational barriers to clinical implementation in SCAs. *Journal: Trends in Pharmacological Sciences *Web Link: https://doi.org/10.1016/j.tips.2026.06.008 <사진 왼쪽부터 김상룡 교수, 어혜미 석·박사통합과정생>
2026-08-04
화학교육과 여현욱 교수팀, 재가공 가능한 차세대 액정 고분자 소재 개발
가루로 부수고 다시 성형해도 액정 질서 유지… 방열 소재·유연전자·소프트 로보틱스에 활용 가능한 차세대 재활용 액정 고분자 기술 제시
화학교육과 여현욱 교수팀이 가루 형태로 분쇄한 뒤 다시 성형해도 액정 고분자의 핵심 질서를 유지하는 차세대 재활용 액정 고분자 소재를 개발했다. 이번 연구는 한 번 굳으면 다시 가공하기 어려운 기존 액정 고분자 네트워크의 한계를 넘어, 열과 압력을 가해 재가공하면서도 액정 특유의 스멕틱 질서와 형상기억 특성을 유지할 수 있는 액정 탄성체 비트리머(LCE-v)를 구현했다는 점에서 주목된다. 향후 방열 필름, 유연 전자소자, 소프트 로보틱스, 재활용 가능한 고성능 코팅 등 첨단 기능성 소재 분야에 폭넓게 활용될 것으로 기대된다. 액정 고분자 네트워크는 분자들이 규칙적으로 배열돼 있어 높은 기계적 안정성, 열전달 특성, 자극응답성 등을 나타낼 수 있다. 그러나 일반적인 액정 고분자는 한 번 가교되면 구조가 고정돼 손상되거나 폐기된 뒤 다시 가공하기 어렵다. 반대로 재가공 가능한 동적 고분자 네트워크를 도입하면 소재를 다시 성형할 수 있지만, 이 과정에서 액정 분자의 질서가 무너져 기능성이 저하되는 고질적인 상충 관계가 있었다. 여 교수팀은 이러한 문제를 해결하기 위해 하나의 분자 안에 두 개의 액정 단위를 갖는 ‘트윈-메조겐(twin-mesogen)’ 구조를 설계했다. 트윈-메조겐 구조는 액정 단위 사이의 협동적 상호작용을 강화해 외부 정렬 공정 없이도 소재 내부에 스멕틱 액정 질서가 형성되도록 돕는다. 연구팀은 여기에 열에 의해 재배열될 수 있는 동적 공유결합 네트워크를 결합해, 재가공성과 액정 질서 유지라는 두 가지 특성을 동시에 구현했다. 연구팀은 설계된 액정 단량체를 티올–엔 클릭 반응을 통해 용매 없이 열경화시켜 액정 탄성체 비트리머를 제조했다. 이 소재는 열을 가하면 내부 네트워크가 서서히 재배열되며 응력을 완화하고, 잘게 부순 뒤 다시 압축 성형해도 하나의 필름 형태로 재가공됐다. 특히 기존 재가공성 액정 탄성체에서 흔히 필요한 기계적 재연신이나 전기장·자기장 기반 외부 정렬 공정 없이도, 액정의 핵심적인 1차 스멕틱 층 구조가 유지된다는 점이 핵심이다. 실험 결과, 개발된 소재는 가루 형태로 분쇄한 뒤 200 °C에서 열과 압력을 가해 재가공한 후에도 열전도도가 0.428 W m⁻1 K⁻1에서 0.416 W m⁻1 K⁻1로 거의 유지됐다. 이는 재가공 과정에서 고분자 네트워크가 재배열되더라도 액정 기반의 열전달 경로가 크게 손상되지 않았음을 보여준다. 또한 2회 반복 재가공 후에는 파단신율이 초기 약 14.5%에서 최대 약 125%까지 증가해, 단순히 재활용되는 수준을 넘어 보다 유연한 네트워크 구조로 재구성될 수 있음을 확인했다. 형상기억 성능도 뛰어났다. 연구팀은 소재를 U자 형태로 변형한 뒤 고정하고, 다시 열을 가해 원래 형태로 회복시키는 실험을 5회 반복했다. 그 결과 형상 고정률은 약 99.4–100% 수준을 유지했으며, 형상 회복률은 반복 실험 전 과정에서 100%를 나타냈다. 이는 소재가 반복적인 열자극과 변형에도 안정적으로 임시 형상을 기억하고 원래 형태로 되돌아갈 수 있음을 의미한다. 여현욱 교수는 “이번 연구는 액정 고분자가 가진 높은 기능성과 비트리머의 재가공성을 하나의 소재 안에서 구현한 사례”라며 “특히 재가공 과정에서도 액정의 핵심 질서를 유지할 수 있다는 점에서 기존 재활용 고분자 소재와 차별화된다”고 설명했다. 이어 “향후 고효율 방열 소재, 플렉서블 전자소자, 재활용 가능한 고성능 코팅, 소프트 로보틱스 등 다양한 첨단 산업 분야로 확장될 수 있을 것”이라고 말했다. 이번 연구는 화학교육과 기능성유기재료연구실 연구진이 주도했으며, 교신저자는 여현욱 교수와 구교선 연구초빙교수, 제1저자는 Thu Loan Dang 석박사통합과정생이다. 연구 결과는 세계적 권위의 화학공학 분야 국제학술지 ‘케미컬 엔지니어링 저널(Chemical Engineering Journal, IF 12.5)’에 10월 1일자 게재 예정이다. *Title of original paper: Spontaneous Order-Preserving Liquid-Crystalline Elastomeric Vitrimers *Abstract The realization of covalent adaptable networks (CANs) that can be dynamically reconfigured while preserving structural order remains a fundamental challenge for ordered polymer networks. Liquid-crystalline networks (LCNs) exhibit mesogenic ordering; however, their irreversibly fixed topologies restrict reprocessability and structural adaptability. Although vitrimer chemistry enables thermally activated bond exchange without loss of crosslink density, its integration into LC systems is nontrivial because network rearrangement can disrupt long-range ordering. Herein, we report a LC elastomeric vitrimer (LCE-v) that combines dynamic adaptability with retention of structural organization. An allyl-functionalized twin-mesogen architecture was rationally designed and polymerized via solvent-free bulk thermal curing using thiol-ene click chemistry, enabling rapid and selective network formation under controlled kinetics. This approach minimizes disruption of mesogenic organization while generating a structurally uniform dynamic network without photopolymerization or solvent-based processing. The resulting LCE-v exhibits thermally activated stress relaxation, reprocessability, and recyclability via associative bond exchange while retaining the primary smectic ordered structure, even after repeated reprocessing cycles. Furthermore, the LCE-v demonstrates thermally triggered shape-memory behavior arising from stable mesogenic ordered domains. Overall, this study establishes a general design framework for order-preserving dynamic networks and provides guidelines for the design of next-generation materials with high performance, reconfigurability, and sustainable processability. *Journal: Chemical Engineering Journal *Web Link: https://doi.org/10.1016/j.cej.2026.178899 <사진 왼쪽부터 여현욱 교수, 구교선 박사, Thu Loan Dang 석박사통합과정생>
2026-08-03
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