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전자 박성준 교수팀, 인체 생체신호 모니터링 위한 전자피부 개발

우리 학교 박성준 교수 연구팀이 아주 낮은 수준의 전압에서도 생체신호를 정확하게 측정할 수 있는 유연한 고감도 전자피부를 구현해냈다. 머리카락 두께 100분의 1 수준의 초박막 센서로 인체의 다양한 움직임에도 안정적이고 정확하게 생체신호 측정이 가능해 헬스케어 기술 발전에 기여할 것으로 보인다. 박성준 교수(전자공학과·지능형반도체공학과)는 광주과학기술원(GIST) 연구팀과 공동으로 수직 형태의 채널구조를 갖는 초유연·초저전압 전자피부를 개발했다고 밝혔다. 해당 연구는 ‘표피 신호 모니터링을 위한 초유연성 수직 코바이노 유기 전기화학 트랜지스터(Ultraflexible Vertical Corbino Organic Electrochemical Transistors for Epidermal Signal Monitoring)‘라는 논문으로 저명 학술지 <어드밴스드 머티리얼스(Advanced Materials, 2023년 기준 인용지수 IF=27.4, IF%=1.9)> 11월호에 게재됐다. 아주대 지능형반도체공학과 박사과정 이인호 학생, 서울대 신소재공동연구소 김지환 박사후연구원과 광주과학기술원(GIST) 김영석 박사가 공동 제1저자로 참여했다. 강기훈 서울대 재료공학부 교수(공동저자), 광주과학기술원 윤명한 신소재공학부 교수(교신저자)와 아주대 박성준 전자공학과·지능형 반도체공학과 교수(교신저자)가 이번 연구를 주도했다. 유연하고 가벼우며 생체친화적인 전자피부(e-skin)는 최근 국내외에서 활발히 연구되고 있다. 피부에 부착해 외과적 처치 없이 생체신호를 모니터링할 수 있는 비침습적 센서로 활용될 수 있기 때문. 그중에서도 유기 전기화학 트랜지스터는 피부 계면에서 일어나는 미세한 이온 변화를 전기 신호로 변환할 수 있어, 높은 감도의 비침습적 측정이 필요한 생체리듬 모니터링 센서에 활발히 적용되고 있다. 그러나 현재까지 개발된 전자피부 형태의 유기 전기화학 트랜지스터는 피부에 부착된 상태에서, 인간의 일상 움직임에 따라 소자의 형태가 변형되기 때문에 전기적 평형 상태를 유지하기 어렵다는 단점이 있었다. 이는 유기 전기화학 트랜지스터가 일반적으로 양옆에 전극이 배치된 평면 구조(planar structure)를 사용하기 때문이다. 또 평면 구조의 특성상, 반도체 채널 길이를 1마이크론 이하로 짧게 만들기 어려워 피부 부착 시에 안정적이고 높은 감도로 신호를 측정해내기 어렵다는 한계도 존재했다. 공동 연구팀은 이에 전극을 위아래로 배치한 수직 구조(vertical structure)를 채택하여 500나노미터(nm) 미만의 채널 길이를 갖는 수직 구조 형태의 소자를 개발했다. 해당 소자는 특히 기계적 변형 시 소자가 받는 힘을 안전하게 분산시키기 위해, 원형 채널 형태로 설계됐다. 이 구조는 기생 저항을 효과적으로 제거하기 위해 4단자 기반의 측정 방식을 도입, 400mS의 세계 최고 수준 증폭률을 달성했다. 이를 통해 기존 방식에 비해 증폭률과 구동 안정성을 각각 10배, 30배 이상 향상시킨 고감도의 유기 전기화학 트랜지스터를 개발할 수 있었다. 연구팀은 개발한 수직 구조의 유기 전기화학 트랜지스터를 1마이크로미터(μm) 두께의 고분자 기반 기판 위에 구현, 머리카락 두께의 100분의 1 수준인 총 두께 2마이크로미터의 초박형 센서를 제작했다. 해당 센서는 33% 압축 변형과 1000회 이상의 반복적인 인장 시험에서도 성능 저하 없이 안정적인 작동을 보였다. 다양한 움직임 속에서도 신뢰성 높은 생체신호를 측정할 수 있음을 입증한 것. 이러한 기술은 실시간 건강 모니터링과 원격 생체신호 분석·진단 등 다양한 분야에서 활용될 수 있을 전망이다. 예를 들면 만성질환 환자의 심박수와 호흡 데이터를 별도의 무거운 장비 없이 지속적으로 모니터링하고, 원격으로 환자의 상태를 확인해 조기 진단하는 방식 등이다. 박성준 교수는 “이번 연구를 통해 초저전압에서 높은 감도로 생체신호를 측정할 수 있는 비침습적 피부 인터페이스 건강 모니터링 기술에 획기적 진전을 이루어냈다”며 “다양한 기능을 갖춘 초소형·초박형 웨어러블 기기의 구현 가능성을 높이고, 장기간 사용해도 성능을 안정적으로 유지할 수 있는 방안을 제시할 수 있을 것”이라고 설명했다. 이어 “앞으로의 후속 연구를 통해 혁신적인 솔루션을 제공, 사람들의 삶의 질을 높이는데 크게 기여할 수 있을 것으로 기대한다”라고 덧붙였다. 이번 연구는 과학기술정보통신부 나노소재글로벌영커넥트·나노소재기술개발사업과 아주대학교 연구비 지원을 받아 수행됐다. 연구팀이 개발한 초박막 장치. 이 장치를 활용한 센서는 총 두께가 머리카락 두께의 100분의 1 수준으로, 얇고 가벼우며 유연하기에 웨어러블 기기 등에 널리 활용될 수 있다. 피부 부착형 장치를 통해 부위별로 측정한 생리학적 신호. (a-b) 심전도 신호 측정 (c-e) 근전도 신호 측정 (f-g) 안전도 신호 측정 *제일 위 사진 : 피부 부착형 장치를 통해 부위별로 측정할 수 있는 생리학적 신호의 개략도와 실제로 인체에 부착된 공동 연구팀 개발 장치 사진

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"수고와 헌신에 감사합니다" 장기근속 교직원 시상식

장기근속 교직원을 위한 감사와 축하의 행사가 마련됐다. 지난 10~30년 동안 대학 발전을 위해 노력하고 헌신해온 아주 구성원들을 위한 시상이 진행됐다. 이번 행사는 11일 오후 율곡관 영상회의실에서 열렸다. 30년·20년·10년 동안 아주대에 재직해온 교수와 직원이 참석했다. 우리 학교 최기주 총장을 비롯한 구성원들도 함께 자리해 축하를 보냈다. 아주대에서 30년을 근속한 채장범 기계공학과 교수를 비롯해 20년·10년 근속 교직원이 표창장과 부상을 받았다. 이후 최기주 총장의 축하 인사와 기념촬영이 이어졌다. 최기주 총장은 “오랜 기간 아주에 몸담으며 헌신해주신 여러분께 축하와 감사를 보낸다”며 “앞으로도 아주대의 더 큰 도약을 위해 노력해주시길 바란다”라고 말했다. 이어 “이러한 행사가 우리가 속해있는 ‘둥지’에 대해 다시 돌아보고, 주변을 살펴보는 계기가 되는 것 같다”라고 덧붙였다. 이번 표창 대상은 총 22명으로, 명단은 다음과 같다. ▶30년 근속 채장범 교수(기계), 전영목 교수(수학), 고명식 과장(생활관운영팀) ▶20년 근속 이기근 교수(전자), 김효동 교수(디지털미디어), 박지용 교수(물리), 김서용 교수(행정), 문우진 교수(정치외교), 강영화 과장(혁신융합팀), 이상현 과장(AUT사업단운영팀), 심재섭 팀장(연구팀) ▶10년 근속 윤현진 교수(첨단바이오), 이주연 교수(산업공학), 정승호 교수(환경안전공학), 조인선 교수(첨단신소재), 허용석 교수(전자), 홍영대 교수(전자), 박보람 교수(수학), 김기민 교수(경영), 박상규 교수(약학), Katie Mae Klemsen 교수(다산학부대학), 김성용 계장(교무팀) 아주대에서 30년 넘게 근속한 채장범 기계공학과 교수(사진 오른쪽)와 최기주 총장 우즈베키스탄 타슈켄트에서 영상 메시지를 보내온 이상현 AUT사업단운영팀 과장(근속 20년)

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“미래 사회에서의 수학적 사고” 한국수학교육학회 추계학술대회

아주대학교·한국수학교육학회·한국교육과정평가원이 주최하고 4단계 BK21 아주 수리과학 미래인재양성 교육연구팀이 주관한 ‘한국수학교육학회 2024 추계학술대회’가 개최됐다. 지난 1~2일 우리 학교 연암관에서 열린 이번 학술대회는 “미래 사회에서의 수학적 사고”를 주제로 250여명의 수학교육 전문가와 연구자, 교사 등이 참석한 가운데 열렸다. ▲축사(이주호 사회부총리 겸 교육부장관 / 한호 아주대 교무부총장) ▲기조강연 ▲패널토의 ▲토론 ▲분과 발표에 이어 ▲워크숍이 진행됐다. 기조강연은 ▲미래 교육과 AI 디지털 교과서(장시준 한국교육학술정보원 본부장)와 ▲수학교육 연구자의 글로벌 리더십 : 혁신과 도전의 여정(권오남 서울대 교수)으로 구성됐다. 이어진 패널토의는 “수학교육 60년, 변곡점을 넘어 미래로”라는 주제로 이강섭 단국대 명예교수를 비롯한 6명의 전문가가 참가한 가운데 진행됐다. 참가한 전문가들은 실제 교육 사례와 연구에 대한 아이디어를 나누며 수학교육의 발전을 위해 활발히 소통했다. 최수영 수학과 교수(BK21 아주 수리과학 미래인재양성 교육연구팀장)는 “학교 교육 현장에서의 실천적 방안을 제시하고, 학습자들이 문제 해결 능력과 논리적 사고를 기를 수 있도록 돕는 데에 중점을 두었다”며 “단순한 학술적 교류를 넘어, 미래 사회의 요구에 부응하는 수학적 사고와 교육 방법을 제시했다는 점에서 이번 학회는 중요한 의미를 가진다”라고 전했다. 한호 교무부총장은 “아주대가 중요한 학술적 교류의 장에 함께할 수 있음을 자랑스럽게 생각하며, 학술 발전과 교육 혁신에 꾸준히 노력해 나갈 것”이라고 말했다. 우리 학교 수학과는 <아주 수리과학 미래인재양성 교육연구팀>이라는 팀명으로 4단계 BK21 사업에 참여하고 있다, BK21사업은(두뇌한국21, Brain Korea 21 Fostering Outstanding Universities for Research)’ 4차 산업혁명 및 인구구조 변화 등에 선도적으로 대응하기 위한 석박사급 인재 양성 사업이다. 수학과 BK21 교육연구팀은 ‘데이터 기반 수리과학 전문 인재 양성’을 목표로 순수수학 및 산업수학에서 소통할 수 있는 실무형 미래 수학자를 양성하기 위해 체계적인 교육과정을 지원하고 있다. 한편 이번 학회를 주최한 한국수학교육학회의 학회장은 아주대 교육대학원의 고호경 교수가 맡고 있다. 참석자들을 맞이하는 한국수학교육학회의 학회장 아주대 교육대학원 고호경 교수