성균관대학교 성균나노과학기술원(SAINT) 나노공학과 전일 교수팀은 새로운 재료를 개발하고 깊이를 더해 다양한 소자에 응용하는 연구를 진행하고 있다. 최근에는 ‘탄소나노튜브’ 전극을 활용한 접히는 페로브스카이트 태양전지’를 개발하고 ‘바이러스를 사용한 고효율 태양전지’ 인증서를 확보하는 등 성공적인 성과를 거두고 있다.

눈에 보이는 거시세계와 달리 양자물리학에 의해 지배받는 양자세계에서는 일상에서 예측하기 어려운 신비한 현상들이 나타난다. 지금까지는 이러한 현상들은 특별한 양자상태들에 의해 제공하는 것으로 알려져 있었다. 하지만 최근 한양대학교 권영헌 교수, 경희대학교 하동훈 박사 연구팀이 양자상태를 준비하는 방식, 즉 양자상태들에 대한 고전적 확률에 따라서도 양자세계의 특별한 상황(얽힘 없는 비국소성)이 결정된다는 사실을 밝혀냈다.

융합과학자인 인수일 교수는 미국 캘리포니아 공과대학교 방문 교수 시절에 접한 기후 환경과 에너지 문제 해결을 위한 융합연구에 관심으로 가지고, 이산화탄소를 중심으로 하는 실증형 신재생에너지에 대한 연구를 진행하고 있다. 특히 지난해 8월에는 이산화탄소 저감을 통한 기후변화 대응과 대체에너지 분야에 응용할 수 있는 이산화탄소를 에너지로 만드는 고안정성 광촉매를 개발했다.

인체에 침입한 세균의 감염을 치료하는 중요한 약물 ‘항생제’. 하지만 기존 항생제는 세균이 가진 단백질을 표적하기 때문에 표적 단백질에 돌연변이를 갖는 세균이 적응과정에서 살아남아 필연적으로 내성균이 발생한다. 이처럼 항생제가 무력화되는 현상, ‘항생제 내성’은 인류의 생존을 위협하는 심각한 위험요소다.

유전정보는 우리 몸을 구성하는 세포 속 ‘디옥시리보핵산’(DNA)에 담겨 있다. 세포의 핵 속에는 세포가 분열할 때 유전 물질을 전달하는 23쌍의 염색체가 존재하는데 이 염색체 속 DNA에는 한 사람의 유전 정보가 모두 기록되어 있다. DNA는 아데닌(A)·티민(T)·구아닌(G)·시토신(C) 등 4개의 염기 복합화합물로 구성되어 있어 인간의 몸이라는 설계도를 구성하고 있다.

파장이 매우 긴 원적외선 대역에 해당하는 빛인 테라헤르츠파는 생체분자의 고유 진동에 민감해 비표지식으로 바이오 센싱 분야 등에서 활용 가능성이 크다. 그러나 지금까지는 비표지식이며, 광-에너지가 낮아 인체에 해가 없다는 테라헤르츠파의 큰 장점에도 불구하고 물에서 대부분 흡수되어 물속 환경에서 미량의 입자를 관찰하는 센서로 활용되기에는 큰 어려움이 있었다.

물질은 어디서부터 왔으며, 어떻게 상호작용해 이 우주를 형성하게 되었을까? 이 같은 인간의 원초적인 호기심은 모든 물질의 가장 기초에서부터 밝혀져야 한다. 모든 물질은 기본입자로 이루어져 있는데, 물질의 구성 요소인 기본입자가 무엇인지뿐 아니라 이들이 어떠한 상호작용을 통해 결합하는지도 우리가 알아야 할 중요한 정보다. 현재 물리학에는 네 가지 상호작용이 알려져 있는데 중력, 전자기력, 강력, 약력이 있다.

소재 산업은 해당 산업 자체의 성장뿐만 아니라 다른 산업의 기반이 됨으로써 연관된 기술 분야를 발전시키는 특징이 있다. 특히, 최근 등장하는 첨단 신소재들은 다양한 산업이 발전할 수 있는 핵심요소로 꼽힌다. 2019년 일본의 소재 수출 제한 조치는 신소재 개발의 중요성을 다시금 깨닫는 계기였다.

농촌 인구 감소 및 고령화, 기후 변화, 식량 위기 등 인류의 생존을 위협하는 문제를 해결할 수 있는 대안으로 스마트팜이 대두되었다. 전통적인 농업이 전적으로 사람의 경험과 노동력에 의존했다면, 스마트팜은 데이터와 첨단기술에 기반한다.

공상과학 영화 속 자유자재로 구겨지거나 종이처럼 접을 수 있는 TV나 스마트폰에 활용될 ‘꿈의 신소재’로 불리는 그래핀(Graphene). 지난 2004년 영국 맨체스터대학교 연구팀이 투명테이프를 이용해 흑연에서 무결점 단층 그래핀을 떼어내는 데 성공하며 당시 과학계의 최대 화두가 된 바 있다.