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UNIST는 에너지 전환, AI, 미래산업이라는
대한민국의 핵심 과제에 연구 역량을 집중합니다.

  • 에너지 전환
  • 이차전지 · 수소 · 탄소중립
  • Ai 기반 산업 혁신
  • 반도체 · 소재 · 양자
EDUCATION INNOVATION

교육혁신프로그램

EDUCATION
INNOVATION

이론을 배우는 것을 넘어 직접
연구하며 성장하다

UNIST의 학부생부터 대학원생까지 연구의
보조가 아닌 주체로 성장하는 경험을 제공합니다.

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

산학협력

industry
collaboration

연구에서 산업까지, 현장과 가장
가까운 UNIST

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

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

연구지원

Research
support

젊은 UNIST, 연구에 최적화된
유연한 캠퍼스

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

  • 빠른 신흥 분야 대흥
  • 단일 캠퍼스 기반
  • 생활.연구 일체형 구조
  • 개방형 연구 공간

Research Impact

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

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

2026.05.30

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

6G 통신과 배터리 잡을 ‘카멜레온 맥신’ 개발

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

2026.05.30

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

AI 예측 깬 고효율 유기태양전지 개발

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

2026.05.30

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

물 한 방울로 껐다 켰다 할 수 있는 발광 소재 개발!

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

2026.05.22

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

유기반도체 펜타센, 분자 골격부터 바꾼다!

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

2026.05.22

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

구부리면 더 강해진다! ... 굽힘으로 빛 신호 증폭하는 초박막 광소자 개발

구부러지면 더 신호가 강해지는 초박막 광 변환 소자가 개발됐다. 휘어지면 성능이 떨어진다는 전자·광소자의 상식을 뒤집는 결과다. 초소형 웨어러블 센서와 유연 광학기기 개발이 빨라질 전망이다. UNIST 물리학과 박형렬·남궁선 교수팀은 아주대 물리학과 안영환 교수팀과 함께 굽힘으로 광학 신호 세기를 조절할 수 있는 유연 광 변환 소자를 개발했다고 17일 밝혔다. 개발된 광소자는 입사된 빛의 파장을 절반으로 줄여 방출할 수 있는 광 변환 소자다. 광 변환 기술은 흔히 보이는 레이저나 정밀 광학 장비 등에 이미 쓰이는 기술이지만, 빛을 두꺼운 매질에 통과시켜 조절하는 방식이라 기기 크기를 작게 만들기 어렵다. 이황화몰리브덴과 같은 얇은 2차원 반도체를 이용한 광 변환 소자 개발이 주목받는 이유다. 하지만 이황화몰리브덴은 워낙 두께가 얇다 보니, 구부러지거나 잡아당기면 이미 약한 신호가 더 약해진다. 연구팀은 광 소자 구조에 가는 틈을 만들어 소자의 내구성을 높이고, 구부렸을 때 오히려 변환 신호가 더 강해지도록 했다. 이 소자는 유연 기판 위에 금속 박막, 이황화몰리브덴이 순차적으로 쌓여 있는 형태로, 이황화몰리브덴은 금속 박막 사이에 만들어진 20나노미터 간격의 틈 위에 올려져 있다. 이 미세 틈이 빛을 한곳에 모아주는 역할을 한다. 안쪽으로 구부리면 틈이 더 좁아지면서 빛의 전기장이 강하게 집중되고, 이황화몰리브덴에서 나오는 광신호가 더 커지는 원리다. 틈 자체는 민감한 소재인 이황화몰리브덴을 보호해 소자 내구성도 개선한다. 소자 전체를 구부렸을 때 가해지는 힘을 분산시켜 주기 때문이다. 실험에서 이 소자는 800나노미터 빛을 400나노미터의 제2고조파 신호로 변환했으며, 안쪽으로 구부려 약 1.2%의 압축 변형을 가하자 변형 전보다 신호가 약 3배 증가했다. 틈이 벌어졌을 때는 신호가 약해졌다. 제1저자인 서박염 (Sobhagyam Sharma) 연구원은 “빛이 실제로 모이는 나노 틈 영역을 기준으로 환산한 증강 효과는 평평한 금 박막 위 이황화몰리브덴 대비 약 8,000배 이상”이라고 설명했다. 또 반복 굽힘 실험에서도 190회 이상 사용했을 때 95% 이상의 신호를 유지했으며, 분광분석 결과 나노 틈이 없는 소자와 비교해 이황화몰리브덴 반도체 소재 손상이 적었다. 박형렬 교수는 “유연 광소자나 굽힘 상태에 따라 신호가 강해지거나 약해지는 변형을 신호로 읽어내는 센서 개발에 응용될 수 있다”고 설명했다. 박 교수는 이어 “변형에 따른 빛의 변화를 정밀하게 관측할 수 있어, 다양한 초박막 물질에서 나타나는 변형(strain) 기반 물성 변화를 연구하는 연구 도구로도 활용될 수 있을 것”이라고 덧붙였다. 이번 연구는 국제학술지 사이언스 어드밴시스(Science Advances)에 5월 8일(현지 시간) 온라인 게재됐으며, 과학기술정보통신부 한국연구재단(NRF), 정보통신기획평가원(IITP), 울산과학기술원(UNIST) 등의 지원을 받아 이뤄졌다.

2026.05.22

  • 광변환
  • 나노갭
  • 물리학과
  • 박막물질
  • 유연광변환소자
  • 이황화몰리브덴
  • 제2차고조파

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Research Impact

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

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

2026.05.28

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

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

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

2026.05.27

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

New Study Unveils Water-Responsive Luminescent Material

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

2026.05.26

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

Researchers Find New Way to Rebuild Organic Semiconductor Backbones

Abstract Iterative syntheses—repeating sequences of the same reactions to construct complex molecules—can facilitate the synthesis of specific classes of small molecules with structural redundancies, including acenes. Despite the prevalence of zigzag edges in the structures of acenes, few examples that effectively manipulate the edge configurations of acenes exist. In this study, the rationally designed iterative synthesis of three pentacene derivatives with continuous boron–oxygen bonds at the zigzag edges is reported. The simple and efficient two-step iteration employed ipso iodination with a trimethylsilyl group as the directing group and Suzuki cross-coupling/condensation reactions. Because of the fundamental role of pentacene derivatives in a broad spectrum of electronic applications, these findings are valuable across a diverse range of chemical and physical disciplines. Researchers at UNIST have introduced a new, efficient way to alter the backbone of organic semiconductors, giving researchers finer control over the molecules used in flexible displays, sensors, solar cells, and other electronic devices. Led by Professors Young S. Park and Seung Kyu Min from the Department of Chemistry, the team created an iterative synthesis method that places boron–oxygen bonds along the edge of pentacene, a well-known organic semiconductor made of five fused benzene rings. Organic semiconductors are valued because they are light, flexible, and chemically tunable. Small changes in a molecule's length, shape, or atomic makeup can shift how it absorbs light, emits light, or transports charge. But chemists have usually tuned these materials by attaching groups to the outside of the molecule. Changing the carbon framework itself has remained much harder. The new method works inside that framework. It inserts oxygen and boron atoms into the pentacene backbone, reshaping the molecule rather than simply decorating its edges. Dr. Sunghwa Jung, the study's first author, said the process relies on a repeated two-step cycle. “Each cycle begins with iodination at a specific site, followed by ring closure using a boron reagent,” he said. “By repeating the sequence, we can build pentacene structures with consecutive boron–oxygen bonds along the molecular edge.” By carefully controlling these cycles, the team synthesized three different pentacene derivatives, each with distinct boron–oxygen arrangements. The molecules absorbed and emitted light at different wavelengths, showing that their optical properties could be tuned through structure. All three also showed fluorescence quantum yields above 0.70, a sign of efficient light emission. The results point to possible uses in light-emitting organic semiconductors, fluorescent sensors, and optoelectronic materials that require bright, efficient emission. “This work gives us a stepwise way to build new acene molecules with consecutive boron–oxygen bonds,” Professor Park said. “Because the process can control both molecular length and arrangement, it expands the structures available for organic semiconductor design.” The study was published online in Angewandte Chemie International Edition on April 16, 2026. It was supported by funding from the National Research Foundation of Korea (NRF) and the Ministry of Trade, Industry and Energy (MOTIE). Journal Reference Seonghwa Jeong, Si-In Kim, Jonghwan Lee, et al., “Iterative Synthesis of Pentacene Derivatives with Continuous Boron–Oxygen Bonds,” Angew. Chem. Int. Ed. , (2026).

2026.05.25

  • Acene
  • Angewandte Chemie International Edition
  • Benzene Rings
  • Boron
  • Chemistry
  • Department of Chemistry
  • Heteroatom
  • Iterative Synthesis
  • Organic Semiconductors
  • Pentacene
  • Seung Kyu Min
  • Suzuki Cross-Coupling Reaction
  • Young S. Park

Innovative Nanoscale Design Produces Stronger Signals When Bent

Abstract Second-harmonic generation (SHG) in monolayer transition-metal dichalcogenides is highly sensitive to mechanical strain, often leading to signal suppression under deformation. Here, we demonstrate reconfigurable SHG in monolayer MoS2 integrated with plasmonic nanoslits, where localized plasmonic fields counteract strain-induced suppression. The plasmonic nanoslits induce strong spatially localized field enhancement, yielding an SHG enhancement of up to 8000, estimated by normalizing the signal to the illumination area, relative to MoS2 on unpatterned Au films. Applying 1.2% compressive strain increases the SHG intensity by approximately threefold relative to the unstrained state, demonstrating effective strain-enabled modulation. Upon mechanical bending, the SHG response is reversibly modulated and remains stable after an initial preconditioning regime, retaining more than 95% of its initial intensity over repeated bending cycles. This strain-adaptive platform demonstrates robust cycling stability and provides a previously unexplored strategy for dynamically reconfigurable nonlinear metasurfaces, enabling applications in wearable sensors, tunable modulators, and compact frequency converters. A collaborative team from UNIST and Ajou University has unveiled a flexible optical device that generates a stronger light signal when bent. This achievement defies the traditional understanding that mechanical deformation diminishes optical performance, paving the way for advanced wearable sensors and flexible photonic systems. Led by Professors Hyeong-Ryeol Park and Seon Namgung of UNIST Department of Physics, alongside Professor Young-Hwan Ahn at Ajou University, the team engineered a device capable of converting incident light into a shorter wavelength. Unlike conventional devices that depend on bulky, thick materials, this ultra-thin structure employs molybdenum disulfide (MoS2), a two-dimensional semiconductor only a few atoms thick. While bending MoS2 typically weakens its optical signals, the researchers redesigned the architecture to focus electromagnetic energy within nanoscale gaps—merely 20 nanometers wide—that concentrate fields during compression. When bent inward, these gaps are narrow, amplifying the emitted light. On the other hand, when relaxed, they widen, diminishing the signal. This dynamic modulation renders the device both strain-sensitive and capable of real-time optical control. Experimental results demonstrated that compressing the device by approximately 1.2% increased its second-harmonic output—converting 800 nm light to 400 nm—by nearly threefold. Within these nanoscale gaps, the local electromagnetic field exceeds 8,000 times that of a flat MoS₂ film on gold. Notably, the device maintained over 95% of its initial performance even after 190 bending cycles, with minimal material degradation. “This nanoscale design not only enhances the optical signal but also provides inherent protection for the material,” said lead researcher Sobhagyam Sharma from UNIST. “It offers a straightforward approach to developing flexible sensors that respond to mechanical stress through changes in light emission.” Professor Park added, “This innovation lays the groundwork for deformation sensors that operate via optical signals and offers new insights into strain effects on two-dimensional materials.” The findings were published in Science Advances on May 8, supported by the National Research Foundation of Korea (NRF), the Institute for Information & Communications Technology Planning & Evaluation (IITP), and UNIST. Journal Reference Sobhagyam Sharma, Satyabrat Behera, Byung Hee Son, et al ., “Reconfigurable second-harmonic generation via plasmonic nanoslits counteracting strain-induced suppression in monolayer MoS2,” Sci. Adv., (2026).

2026.05.22

  • Bending
  • Department of Physics
  • Hyeong-Ryeol Park
  • Mechanical Decoupling
  • MoS2
  • Nonlinear Optical Response
  • Optical Signals
  • Physics
  • Plasmonic Nanoslit
  • Plasmonic Near-Field
  • Science Advances
  • Seon Namgung
  • SHG
  • Strain
  • Wearable Sensors

Scientists Discover a New Way to Make Drug-Resistant Cancer Treatable Again

Cancer cells survive by repairing damage to their DNA—even damage that would normally be fatal. One of their most important defense systems is homologous recombination, a high-precision repair pathway that fixes broken DNA using key proteins such as RAD51 and CHK1. While therapies such as PARP inhibitors have successfully targeted this vulnerability, many tumors eventually regain their DNA repair ability and become resistant to treatment. A research team, led by Distinguished Professor Kyungjae Myung of the Department of Biomedical Engineering and Director of the Center for Genomic Integrity (CGI) within the Institute for Basic Science (IBS) at UNIST, in collaboration with Joo-Yong Lee from Chungnam National University, has now uncovered a new strategy to overcome this resistance. Their findings show that cancer cells can be made vulnerable again—not by altering genetic mutations, but by destabilizing the DNA repair machinery itself. In cells, DNA repair proteins are not static. Their levels are tightly regulated to maintain a balance between repair and genome stability. However, the researchers found that this balance can be deliberately disrupted. Through a cell-based screening approach designed to identify modulators of replication stress responses, the team discovered a small molecule, called UNI418. When applied to cancer cells, UNI418 caused a significant reduction in key DNA repair proteins, including RAD51 and CHK1. As these proteins were depleted, the cells lost their ability to efficiently repair DNA damage. To understand how this happens, the researchers examined how these proteins are controlled. They found that UNI418 activates a protein degradation system known as the Cul4A ubiquitin ligase complex, which tags specific proteins for destruction. This effectively dismantles the DNA repair system from within. Co-corresponding author Professor Joo-Yong Lee stated, "We identified a mechanism in which key DNA repair proteins are actively degraded inside the cell. This provides a new way to regulate homologous recombination beyond genetic mutations." The team further traced how this degradation pathway is triggered. UNI418 disrupts a signaling pathway involved in inositol phosphate metabolism, reducing the levels of a molecule called IP6. Under normal conditions, IP6 suppresses Cul4A activity. When IP6 levels drop, this suppression is lifted, allowing the degradation system to become active. As a result, Cul4A—together with its adapter protein WDR5—targets DNA repair proteins such as RAD51 for degradation, effectively shutting down homologous recombination. Functionally, this creates a state similar to DNA repair deficiency, even in cancer cells that had previously restored their repair capacity. This finding is particularly important for overcoming resistance to PARP inhibitors, one of the major challenges in current cancer therapy. The researchers tested whether this approach could improve treatment outcomes. In multiple cell-based experiments, UNI418 significantly increased the sensitivity of cancer cells to PARP inhibitors. Notably, it was also effective in PARP inhibitor-resistant cancer cells, restoring their responsiveness to treatment. Co-corresponding author Director Myung added, “By weakening the DNA repair system, we can re-sensitize tumors that have become resistant to existing therapies. This suggests a new strategy for expanding the effectiveness of PARP inhibitors.” The team further validated these findings in animal models. In tumor xenograft experiments, UNI418 suppressed tumor growth, particularly when combined with the PARP inhibitor Olaparib. Importantly, this effect was observed even in models that mimic treatment-resistant cancers. These results indicate that cancer cells remain dependent on DNA repair systems even after developing resistance—and that disrupting protein stability can expose this vulnerability. Beyond its therapeutic implications, the study also reveals a new biological connection between cellular metabolism and DNA repair. By linking IP6 signaling to the Cul4A-mediated protein degradation pathway, the work uncovers a previously unrecognized mechanism regulating genome stability. Co-corresponding author Director Myung remarked, "This study demonstrates that controlling the stability of DNA repair proteins can directly impact cancer cell survival. It also highlights a new therapeutic direction for overcoming drug resistance." Ultimately, the findings suggest that drug-resistant cancers can be made vulnerable again—not by changing their genes, but by dismantling the systems they rely on to repair DNA. Although UNI418 itself will require further development, the mechanism identified in this study provides a promising foundation for next-generation combination therapies. The findings of this research have been published in Nature Communications on April 4, 2026. Kyungjae Myung Distinguished Professor, Department of Biomedical Engineering, UNIST Director, IBS Center for Genomic Integrity (CGI) E: kmyung@ibs.re.kr William I. Suh IBS Public Relations Team E: willisuh@ibs.re.kr Story Source Materials provided by the Institute of Basic Science . Journal Reference Seon-gyeong Lee, Yuri Seo, Seula Jeong, et al., "Targeting IP6 signaling to destabilize homologous recombination proteins to overcome PARP inhibitor resistance," Nat. Commun., (2026). DOI: 10.1038/s41467-026-71421-z

2026.05.21

  • BME
  • BRCA
  • Cancer
  • Department of Biomedical Engineering
  • DNA
  • DNA Repair
  • Genetic Mutations
  • Genome Stability
  • IBS Center for Genomic Integrity
  • Kyungjae Myung
  • Nature Communications
  • PARP
  • UNI418

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