KAIST-LG화학ㆍLG에너지솔루션 산학협동프로그램

남윤성 교수
  • 주소

    대전 광역시 유성구 대학로 291 한국과학기술원 응용공학동 W1-1 5404호 (교수 연구실), 3409호 (학생 연구실)

  • 전화

    042-350-3311 (교수 연구실), 042-350-3351 (학생 연구실)

  • 이메일

    yoonsung@kaist.ac.kr

  • 홈페이지

    http://bama.kaist.ac.kr

  • 약력
    • 2011.6 ~ 현재 한국과학기술원 신소재공학과 조교수
    • 2010.5 ~ 2011.6 Argonne National Laboratory 박사후 연구원
    • 2010.6 Massachusetts Institute of Technology 박사
    • 1999.2 한국과학기술원 석사
    • 1997.2 서울대학교 학사

연구실소개

본 연구실은 단백질, 바이러스, 유전자 등의 생체분자와 합성고체표면의 상호작용이 일어나는 Biointerfaces에 대한 이해를 바탕으로, (1) 바이오칩 인터페이스 디자인, (2) 약물 및 유전자 전달체 개발, (3) 광역학 치료, (4) Theranostics, (5) 엑시톤 제어 및 에너지 전달, (6) 물산화반응, (7) 태양광연료 생산 등의 연구를 수행하고 있다. 연구실은 재료공학, 화학공학, 분자생물학, 유기화학, 고분자화학 등 다양한 분야의 연구원 및 학생들로 구성되어 있어서, 관심분야에 대한 기초가 부족해도 매우 쉽게 적응하고 배울 수 있으므로 융합연구를 수행하기에 매우 적합한 환경을 갖추고 있다.

연구내용

KAIST 신소재공학과 나노바이오계면 연구실은 수용액에서 유기물과 무기물 사이의 계면을 제어하기 위한 나노유연소재를 디자인하는 것인데, 특히 펩타이드나 합성고분자와 같은 거대분자를 이용하는 다차원 유무기 하이브리드 나노소재를 만들거나, 기능성 코팅소재로 활용하는 연구를 수행하고 있다. 특히 집중하고 있는 연구는 특정한 금속표면, 산화물표면이나, 심지어 암세포 표면에 강하고 선별적으로 결합하는 펩타이드를 신속하고 정확하게 선별해서, 이를 응용한 연구인데, 이를 바탕으로 국내 바이오 관련 회사들과 상용화를 목표로 기술협력을 진행하고 있다. 본 연구실에서 진행하고 있는 유-무기 계면을 제어하는 펩타이드를 디자인하는 기술을 더욱 발전시키면, 그 쓰임새가 매우 광범위할 것으로 예상되는데, 현재 수행 중이거나 협의 중인 응용분야로는 인공광합성 광촉매 시스템 및 광전기 소자뿐 만 아니라, 치과용 접착제, 이식용보형물 코팅제, 약물 및 바이오이미징 전달체, 바이오센서용 소재, 유무기복합 방화성 배터리분리막, 촉매지지체, 전자소자 접착제 등이 있다.

광전기화학적 물분해 및 이산화탄소 전환연구

나노과학기술의 발전에 따라 나노크기에서 고유의 물리적, 화학적, 전기적 특성을 나타내는 나노물질들이 개발 되어왔다. 하지만 촉매와 같은 보다 복잡한 시스템을 구현해 내기 위해선 여러 나노물질들의 조합과 배열을 조절하는 것이 중요하다. 에너지 문제가 대두되고 있는 요즘, 태양 에너지를 모아주는 광안테나와 이를 이용하여 물의 산화-환원을 유도할 수 있는 광촉매를 통한 물분해 기술은 차세대 청정 에너지원인 수소 제조를 위한 핵심 기술들이다. 본 연구실에서는, 생체분자 및 기능성 고분자들을 활용하여 광촉매 제작의 기반으로 이용하고자 한다. 유전자 조작을 통하여 제작된 기능성 바이러스나 펩타이드 표면에 광촉매 물질들을 적정 위치에 고르게 배열하여 활성 및 안정성을 향상시키려는 연구가 진행 중이다. 뿐만 아니라 3차원 프린팅 기술 및 전기방사기술을 이용하여 다공성 고분자 구조체를 제작하고 여기에 촉매물질을 결합시켜 안정적인 광촉매 시스템을 구축하는 노력도 진행되어 왔다. 이러한 연구들을 바탕으로 궁극적으로는 광촉매 물산화 반응 시스템을 구현하기 위한 연구를 진행하고 있다.

치료-진단용 나노소재

본 연구실은 자연계에 존재하는 DNA, RNA, 단백질, 바이러스 등 다양한 생체 분자들과 고분자들을 활용하여 기능성 나노구조체를 디자인하고 합성하는 연구를 진행 중이다. 제작한 재료들을 이용하여 약물전달 (drug delivery), 유전자 치료 (gene therapy), 진단 (diagnostics), 조직공학 (tissue engineering) 등에 활용하는 연구를 진행하고 있다. 또한 박테리오파지를 유전공학적으로 제어하고 이를 생광물화(Biomineralization)의 기반물질로 이용하여 유무기 하이브리드 소재 연구를 수행하고 있다. 이러한 유무기 하이브리드 소재를 통해 무기소재의 효과적인 배열과 안정성을 크게 증가시킬 수 있으며 이를 이용한 에너지소재로의 연구도 시도하고 있다. 미세유체기술은 기존에 실험실에서 진행되고 있는 실험들을 소량의 물질만으로도 빠르고 효과적으로 진행할 수 있도록 해준다. 이러한 장점을 이용하여 특정물질에 결합력을 갖고 있는 펩타이드를 찾아내는 과정인 biopanning을 미세유체칩에서 진행하거나 기능성 고분자 입자를 미세유체채널 내에서 안정적으로 생성하는 기술도 연구에 이용하고 있다.

연구성과

Biomolecular Assembly and Interfacial Engineering

연구내용

  • Virus-templated Iridium Oxide-gold Hybrid Nanowires for Electrochromic Application
  • Intracellular Delivery of Paclitaxel Using Oil-free, Shell Cross-linked HSA – Multi-armed PEG Nanocapsules
  • Virus-templated Au and Au–Pt Core–shell Nanowires and Their Electrocatalytic Activities for Fuel Cell Applications
  • Polydopamine Microfluidic System toward a Two-Dimensional, Gravity-Driven Mixing Device
  • Nano Letters (2012) - Uniform Graphene Quantum Dots Patterened from Self-Assembled Silica Nanodots

대표성과

  • Angewandte Chemie. Int. Ed. (2012) 51: 6126-6130 외 40편
Nucleic Acid Nanotechnology

연구내용

  • Prolonged Gene Silencing by siRNA/chitosan-g-deoxycholic acid Polyplexes Loaded within Biodegradable Polymer Nanoparticles
  • Reductively Dissociable siRNA-Polymer Hybrid Nanogels for Efficient Targeted Gene Silencing
  • Optically Traceable Solid Lipid Nanoparticles Loaded with siRNA and Paclitaxel for Synergistic Chemotherapy with In situ Imaging
  • Functional Nanostructures for Effective Delivery of Small Interfering RNA Therapeutics

대표성과

  • Adv. Func. Mater (2013) 23 (3): 316-322외 7편
Artificial Photosynthesis

연구내용

  • Biologically Templated Photocatalytic Nanostructures for Sustained Light-driven Water Oxidation
  • Virus-templated Assembly of Porphyrins into Light-harvesting Nanoantennae
  • Self-assembly of Metalloporphyrins into Light-Harvesting Nanofiber Hydrogels for Solar Water Oxidation
  • Crystalline IrO2-Decorated TiO2 Nanofiber Scaffolds for Robust and Sustainable Solar Water Oxidation

대표성과

  • Nature Nanotechnology (2010) 5: 340 - 4 외 3편
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