국내 연구진이 드론에 데이터‧네트워크‧인공지능(DNA)을 접목한 기술을 개발하고 드론 서비스 개발 활성화에 본격 나선다. 한국전자통신연구원(ETRI)은 ‘DNA+드론기술개발사업’의 결과물을 활용해 드론데이터 획득부터 실시간 전송, 실시간 AI 분석까지 가능한 DNA+드론 플랫폼 기술로 실시간 드론 서비스 개발을 위한 테스트베드를 구축한다고 밝혔다. 연구진은 본 테스트베드가 ETRI 보유기술의 공개와 더불어 드론산업 활성화에 마중물이 될 것이라고 설명했다. 본 시스템은 공중 지향 안테나로 드론비행 고도에 최적화된 통신 품질을 제공한다. 드론 데이터 전송을 위한 업링크 용량을 최대로 확보할 수도 있다. 무엇보다 5G 코어 시스템에 DNA+드론 플랫폼을 전진 배치해 더욱 빠른 지능화 드론 서비스도 가능하다.

한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진)은 상온‧상압‧고습의 실제 환경에서 수소 가스가 누출된 지점을 색상 변화를 통해 쉽고 빠르게, 육안으로 확인할 수 있는 가스 감응형 변색 기술을 개발했다고 밝혔다. 이번 연구성과는 KIST 센서시스템연구센터 박유신 박사팀과 고려대학교 바이오의공학과 유용상 교수팀의 공동연구를 통해 이뤄졌다. 연구팀은 수소와 산소만 선택적으로 투과할 수 있는 고분자 박막의 위아래를 팔라듐 박막으로 감싸는 금속-고분자-금속 적층형 센서 구조를 개발해 박막 위에 나노미터 두께의 물 층이 형성되도록 했다. 이렇게 형성된 물 층은 센서의 빛 공명과 반사에 영향을 주어 육안으로 관찰되는 색상의 변화를 유도한다. 반대로 수소 가스 누출이 없다면 물이 서서히 증발해 처음 색상으로 돌아온다. 연구팀은 이와 같은 과정을 통해 염료 없이도 나노구조의 규격을 조절해 원하는 색상을 쉽고, 저렴하게 구현할 수 있었다. 이 기술은 유리, 플라스틱 등 투명 기판에도 적용할 수 있을 뿐 아니라 소모 전력 없이 작은 크기로 제작할 수 있어 수소 플랜트, 자동차 연료전지 시스템 등 좁고 복잡한 수소 배관이 지나가는 곳 어디든지 쉽게 부착해 적용할 수 있다. 또한, 수소 가스를 선택적으로 흡수하고 배출하는 고분자 박막을 활용했기 때문에 온도와 습도 등 주변 환경의 변화에 영향을 받지 않고 동작할 수 있어 상용화 가능성이 높다.

실증에 적용된 마이크로 버블-스크러버시스템은 한국생산기술연구원 (원장 이상목, 이하 생기원) 친환경재료공정연구그룹 조형태 박사 연구팀과 태성환경연구소가 2021년 공동 개발했다. 스크러버시스템에 마이크로버블 기술을 접목한 성과로, 스크러버는 액체를 이용해 기체 안에 부유하는 고체나 가스 입자를 포집하는 장치다. 마이크로버블’은 가스를 물속에 녹여 마이크로미터 크기로 만든 기포이며, 기포가 작을수록 가스와 물이 닿는 표면적이 넓어져 반응성이 증가하고, 정전기적 인력도 크게 작용해 유해물질 흡착 효과가 커진다. 연구팀은 송풍기로 가스를 주입해 순수 물과 충돌을 일으켜 미세기 포를 생성하는 시스템을 구현, 에너지 효율을 높임으로써 대형 대기 오염 저감 시스템의 실용화 가능성을 높였다.

한국한의학연구원(원장 이진용, 이하 한의학연) 한의기술응용센터 마진열 박사 연구팀이 대청엽 추출물의 아토피피부염 개선 효능을 밝혔다. 아토피피부염에 걸리면 각질과 가려움 등이 나타나는데, 한의학에서는 이를 단순한 피부 질환이 아니라 내부 장기 부조화와 순환 불균형으로 발생하는 복합 면역질환으로 보고 있다. 최근에는 유아뿐만 아니라 청소년과 성인층에서도 흔히 볼 수 있는 질환이 됐고, 외모에도 영향을 미쳐 삶의 질을 떨어뜨리는 대표적인 사회적 문제 질환 중 하나로 손꼽히고 있다. 연구팀은 대청엽 추출물의 효능을 확인하기 위해 아토피피부염 동물모델과 인체 상피세포(HaCaT 세포)를 대상으로 실험을 진행했다. 실험 결과 동물모델에서 대청엽 추출물을 경구투여한 군에서 아토피성 피부염의 대표적인 바이오 마커인 혈중 내 IgE* 생성량을 억제(대조군 대비 53%)하고, 면역세포의 반응과 염증 관련 인자 생성 및 발현이 억제되는 것(대조군 대비 64%)을 확인할 수 있었다.

연구팀은 나한과 추출물의 효능을 확인하기 위해 COPD 유도 동물모델과 인체 기관지 상피세포를 대상으로 실험을 진행했다. 연구 결과 동물모델에서 대조군 대비 81.6% 더 염증을 효과적으로 억제하고, 가래를 개선하는 효과를 확인할 수 있었다. 과면역 반응을 조절하는 등 염증 반응을 크게 억제한 것이다. 또한, 기관지 상피세포에서도 평균 76.7%로 염증 반응을 진정 시 키는 것을 확인할 수 있었다. 이는 나한과 추출물이 폐질환 치료에 직접적으로 기여할 수 있다는 것을 보여준다. 연구책임자 성윤영 박사는 “본 연구를 통해 나한과의 기관지 치료효능에 대한 과학적 근거를 알리게 됐다”라며, “사회적 문제 질환에 대한 새로운 연구결과를 산업계로 연결하는 모범적 연구개발 활동 사례로, 앞으로도 이러한 연구를 통해 관련 산업 성장 및 COPD 같은 호흡기 질환 해결에 힘쓰겠다”라고 밝혔다.

한국건설기술연구원(원장 김병석, 이하 건설연)은 실시간 영상을 기반으로 홍수 시 하천 모니터링 및 재난에 대응할 수 있는 기술을 개발했다고 밝혔다. 개발된 기술은 영상을 기반이기 때문에 CCTV 등과 같이 기존에 설치된 영상 장치로부터 필요한 데이터를 확보하여 활용할 수 있다. 영상 이미지를 통해 수위, 유속, 유량 및 하천 내 객체(사람, 차량 등)를 인식할 수 있고, IoT 기술과 연계해 실시간으로 자료를 수집할 수 있다. 또한, 고글 형태의 원격제어 장치인 홀로렌즈를 이용하여 원격으로 하천의 수위 상황을 모니터링하고 홍수 상황에 대응할 수 있다. 주요 성과물인 모니터링 소프트웨어와 IoT/디지털트윈 적용 시스템은 한국건설기술연구원이 주관으로 ㈜자연과기술, ㈜HTI코리아와 협업 개발하였다. 향후 다양한 재난피해 지역에 활용이 가능한 원천기술을 확보했다는 점에서 의의가 있다.

본 연구팀은 2019년 이미 당근 잎에서 뼈 성장 효능을 찾아 기술이전까지 마친 상태로, 이번에는 버려지는 당근 잎에 주목하고 당근 잎의 새로운 가치를 찾는 연구를 진행했다. 먼저 연구팀은 기존에 알려진 당근의 효능에 비추어 볼 때 당근 잎에도 유용한 성분과 효능이 있다고 추측하고, 그 추출물을 분석해 6가지의 ‘플라보노이드 글리코사이드’를 발견했다. 연구팀은 당근잎에서 찾아낸 플라보노이드 화합물에 효소 처리를 진행해 당이 결합한 부분을 효율적으로 제거하는 탈당화 방법을 확립했고, 이를 당근 잎 추출물에 적용했다. 효소 처리로 탈당화한 추출 화합물과 비효소 처리된 기존 화합물(일반 당근과 당근 잎의 추출물)과 비교했다. 그 결과 효소 처리된 당근 잎의 화합물은 기존 화합물보다 최대 23% 더 염증 인자 발현을 억제하는 등 우수한 효능을 확인할 수 있었다.

한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진)은 에너지저장연구센터 이민아 박사와 KAIST 서동화 교수, 한국생산기술연구원(이하, KITECH) 김용진, 백자연 박사 공동연구팀이 리튬이온전지의 화재 및 열폭주를 억제하기 위해 선형 유기 카보네이트의 분자구조를 제어해 상온에서 불이 붙지 않는 난연성 전해액을 개발했다고 밝혔다. 연구팀은 상용 리튬이온전지 전해액에 사용되는 대표적 선형 유기카보네이트 DEC(diethyl carbonate) 분자에 알킬 사슬 연장과 알콕시 치환을 동시에 적용해 분자 간 상호작용과 리튬염의 용해 능력을 높임으로써 인화점과 이온전도도가 함께 강화된 신규 전해액 BMEC(bis(2-methoxyethyl) carbonate)를 개발했다. BMEC 용액은 인화점이 기존의 DEC 용액보다 90°C 더 높은 121°C로 이차전지 작동 온도에서 점화원 발생 시에 불이 붙지 않았다. 또한, DEC에 단순히 알킬 사슬을 연장한 DBC(dibutyl carbonate) 용액보다 더 강한 리튬염 해리가 가능해 난연성 강화 시 리튬 이온 전달이 느려지는 문제를 해결했다.

한국철도기술연구원(원장 한석윤, 이하 철도연)은 지하철 미세먼지의 주된 원인인 철도차량의 휠과 레일이 접촉할 때 발생하는 초미세먼지 발생을 줄이는 데 성공했다. 초미세먼지는 지름이 100nm(나노미터, 1nm는 10억분의 1m) 이하인 먼지로, 기도와 폐뿐만 아니라 폐포 깊숙한 곳까지 침투해 인체에 큰 영향을 미치는 것으로 알려져 있다. 철도연은 미세마모 입자의 발생 원인인 마찰력과 마찰열을 줄이기 위해 휠과 레일의 접촉면에 수돗물을 뿌리고, 수증기를 제거하는 방법으로 인체에 치명적인 지름 100nm 이하의 초미세마모 입자 발생량을 크게 줄였다.

한국한의학연구원(원장 이진용, 이하 한의학연) 디지털임상연구부 김재욱 박사 연구팀은 광주치매코호트 연구팀과 공동연구로, 안구 움직임 데이터를 활용해 치매위험군을 보다 정확히 찾아내는 연구결과를 도출했다고 밝혔다. 치매 위험도가 높은 인지장애 환자는 조기 식별이 중요한데, 이미 진행된 상태에서는 완치가 어려운 반면, 경미한 인지손상 단계에서는 예방을 위한 적절한 신체운동, 뇌인지 훈련, 식이요법, 심혈관계 기능 관리를 통해 질병 진행을 막을 수 있기 때문이다. 이번 연구에서는 먼저 총 594명의 노인 인구(정상대조군 428명, 경도인지장애 환자군 166명)를 대상으로, 컴퓨터로 5분간 간단한 인지과제를 수행하는 대상자의 안구 움직임 데이터를 수집·분석하고, 기계학습모델을 활용해 분류모델을 개발했다.