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연구장비운영부

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연구장비운영부는 과학기술 발전의 기반이 되는 첨단 연구장비를 구축·운영하고 있으며, 새로운 분석법을 개발하여 국내·외 기업, 대학, 연구기관들을 대상으로 창의적 연구지원 및 공동연구를 수행하고 있습니다.

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1. 전자현미경 및 분광분석 분야

나노재료, 바이오재료 등에 대한 구조 분석, 전자구조분석, 표면분석, 열 물성분석 등을 통해 재료의 특성을 이해하고 국내 및 해외 그룹들과 공동연구를 수행합니다.

주요수행연구

[원자수준 구조/화학분석] 반도체·나노재료의 원자레벨 구조분석&전자구조분석

  • 다층 유전박막에 대한 구조적인 특성/ 전자구조의 특성 분석
  • 반도체 소자의 특성에 맞는 특성화 분석법 개발 및 산·학·연의 근접 연구지원

[in-situ / 3D Tomo/Cryo EM] 국내 유일의 1,2호 초고전압 투과전자현미경을 활용한 나노재료-바이오재료의 연구지원

  • 다양한 In-situ 실험을 통한 투과전자현미경 내에서의 외부환경에 따른
  • 두꺼운 생물시료의 구조를 초고해상도, 3차원 구조 분석
  • Cryo EM을 통한 단백질/세포 수준의 고분해능 3차원 구조분석

[표면분석 / 열분석]

  • XPS / UPS를 통해 재료 표면에서의 원소의 종류, 조성비 및 화학결합상태 분석
  • 재료의 열전도도, 비열, 열팽창계수 등과 같은 열물성 분석, 상온 뿐만 아니라 극저온 환경에서의 열 물성분석 가능 (적층 구조 재료의 계면 열저항 특성 연구 등)

대표적 연구사례

HVEM의 원자레벨 분해능과 실시간 변온 분석시스템을 이용

  • 차세데 유망 반도체 소재로 주목 받고 있는 흑린에 대한 열분해 메커니즘을 직접적으로 관찰하여 층상 구조의 흑린에 대한 초기 열분해 과정에서 표면 결함이 분해 반응의 시작 위치로 작용함을 확인함. 흑린을 기반으로 하는 다양한 소자 및 박막 제조 공정에 필요한 최적화된 조건을 확립하는데 활용될 수 있을 것으로 기대됨 (Nanotechnology, 2018).

Bio-HVEM 분석시스템 활용 기반 나노입자 3차원 배열 구조 규명

  • 나선상의 탄소 나노튜브를 따라 배열되도록 정교하게 프로그램화 된 펩타이드들을 표지하는 금 나노입자들의 3차원 나선 배열 구조를 Bio-HVEM System의 3차원 틸팅전자토모그래피 분석법을 통해 규명함. (ACS Nano, 2018)

원자수준 이미징 / 전자에너지손실분광법을 활용한 유무기 페로브스카이트의 표면특성분석을 통해 PL효율 향상 메카니즘 규명 (J. Phys. Chem. Lett., 2019)

  • 층상구조 흑린에 대한 원자레벨에서의 초기 열분해 메커니즘 규명
  • Bio-HVEM System의 3D Tilting Electron Tomography 분석법을 활용하여 프로그램화 된 펩타이드 표지 금 나노입자의 3차원 배열 구조 규명
  • 유무기
    페로브 스카이트 물질의
    PL 특성 향상 메카니즘 규명

2. 바이오화학분석 분야

첨단 고분해능 분석장비(질량분석, 핵자기공명, 자기공명영상)를 기반으로 다양한 생체물질(단백질, 지질 및 대사체)과 환경 유해물질에 대한 정밀 특성분석 및 영상분석 공동연구 플랫폼을 구축하여 창의적 공동연구를 수행하고 있습니다.

주요수행연구

환경 및 생활 유해물질 (미세먼지, 유출유류, 리신 등)과 생체 단백체, 대사체 정밀 질량분석 연구

  • 고분해능 질량분석을 활용한 미세먼지 및 유출유류 성분 정밀분석법 개발
  • 유박비료 내 유독한 활성형 리신 분석법 개발

핵자기공명을 이용한 생체분자, 천연물 구조 규명 및 단백질 특성분석 연구

  • NMR 기법 활용 3차 구조 규명 및 단백질 물리, 화학적 특성 분석 기술 개발

고자장 자기공명영상 기법을 활용한 질환 진단 및 예측 플랫폼 개발

  • MRI 영상 기반 뇌졸중의 허혈성 손상 지표 연구 및 면역세포 추적기법 개발

대표적 연구사례

초고분해능 질량분석기를 이용한 대기 중 초미세먼지 유래 유기물질 정밀 특성분석법 개발

  • 국민 건강에 큰 위협이 되는 국내 미세먼지 문제를 해결하거나 기후변화와 관련된 극지방 대기변화를 이해하기 위해, 초미세먼지에 함유된 복합유기물질의 구성성분 및 함량 측정을 위한 초고분해능 질량분석기반의 정밀분석플랫폼을 구축하고, 이를 활용해서 초미세먼지 유래 오염유기물질에 대한 정확한 정보를 획득함 (국가전략프로젝트 미세먼지사업단 연구과제 수행, Global Biogeochemical Cycles, 2019).

16개 교차하는 자가조립 분자매듭 물질의 구조를 NMR 분석법으로 확인

  • 생체 분자와 기계를 모방하는 특성이 있는 16개의 교차점을 가진 분자매듭을 최초 합성하고 그 구조를 규명함 (Angewandte Chemie, 2018).
  • 북극 대기흐름분석 및 해양 클로로필 농도 분석결과와 초고분해능 질량분석 데이터에 따른 초미세먼지 특성결과
  • 자가조립 분자매듭에 대한
    형성메커니즘 NMR 분석결과

3. 환경분석 분야

첨단 질량분석기 및 자연방사능 측정장비를 기반으로 지구환경물질에 대한 지질 연대측정, 기원지 추적, 미량원소/동위원소 분석을 수행하고 있습니다. 또한 거대 이차이온질량분석기를 이용한 세계적 수준의 분석과학 공동연구 및 분석지원을 수행하고 있습니다.

주요수행연구

지구 환경물질에 대한 동위원소 및 미량원소 분석

  • SHRIMP, OSL 장비등을 활용한 국내 유일의 원스탑 지질연대 측정 지원
  • 토양, 수질에 대한 미량원소 및 방사능 분야 국가 인증 분석 실시

국내 유통 농수산물 및 공산품에 대한 자연방사능 분석 및 기원지 추정

  • 수출입 제품에 대한 방사능 측정을 통한 국민 체감형 분석지원 실시
  • 농수산물, 미세먼지, 문화재 등의 기원지 추정 분석기술 개발

대표적 연구사례

세계 최초 차세대 거대이차이온질량분석기와 정량 이미징 센서를 부착한 동위원소 현미경 설치 완료

  • 지구환경물질, 재료, 바이오 분야의 미세영역 동위원소 분석 자료 제공 가능

SHRIMP 장비를 활용한 국내 선캠브리아 기반암의 형성과정연구

  • 영남육괴 산청-하동지역 혼성암질 편마암내 저어콘과 모나자이트에 대한 SHRIMP U-Th-Pb 연대측정을 통해 회장암과 관련된 고온-저압의 변성작용이 약 15 Ma 이상 지속되었으며, 이는 북중국 지괴의 고원생대(약 19.5억-18.5억년) 뜨거운 조산운동 최후기 산물에 해당될 수 있음을 시사
  • IMS1300-HR3와 SCAPS 검출기가 결합된 동위원소현미경
  • 점진적인 고온-저압 변성작용을 보여주는 연대 도표

4. 기술지원 분야

스마트오픈랩, 헬륨액화시설 및 초정밀 가공 테크숍 운영과 장비유지관리를 통한 최적의 연구환경 조성 및 최고의 연구 성과 도출을 지원하고 있습니다.

주요수행연구

기술지원

  • 연구장비의 유지보수 및 애로사항 해결
  • 연구장비의 개조·개발을 위한 상담, 설계 및 제작
  • 연구장비 유지보수 인력 양성을 위한 전문기술교육

스마트오픈랩 운영

  • 웹/모바일 기반의 범용장비 공동 활용
  • 장비 운영교육을 통한 자가 분석
  • 전문분석기술 전수, 분석상담 및 공동연구

초정밀 가공테크숍

  • 초정밀 가공 테크숍 장비구축 및 운영
  • 자유형상 광학계 초정밀 가공공정 기술 개발 및 지원
  • 대구경 광학계 초정밀 가공공정 기술 개발 및 지원

헬륨 액화실

  • 헬륨 액화기를 이용하여 극저온 환경이 필요한 연구 장비에 액체헬륨 공급
  • 저온 관련 기술 및 업무 지원

대표적 연구사례

기술지원

  • 초미세이차이온질량분석기 시료주입장치 개조
  • 년간 유지보수 200건 이상

스마트오픈랩

  • 장비교육 : 연간 70여회 이상 (350명 이상 양성)
  • 자율분석 : 연간 300여건 이상 활용

1.2m 대구경 자기유변식 자유형상 가공시스템 구축

  • 국내에서 연마장비로 최대크기인 1.2m MRF(Magneto-rheological finishing)장비를 2019년에 구축하였으며, 국내외 광학부품 관련 기관들과 (미국천문대, 아리조나대학교, 천문연, 항우연, 경희대) 초정밀 광학부품 가공기술 교류 및 지원