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유네스코 세계 10대 IT 혁신기술에 체온으로 전기만드는 기술 선정
조병진 교수 우리 대학 전기및전자공학과 조병진 교수 연구팀이 세계 최초로 개발한 ‘웨어러블(wearable) 발전 소자’가 세계 10대 IT 혁신기술에 선정됐다. 다음달 4일 프랑스 파리에서 열리는 ‘유네스코 Netexplo award’는 에너지, 환경, 교육 등 인류의 삶에 큰 영향을 줄 새로운 IT기술 10개를 선정해 매년 시상한다. 시상식에서는 기업가, 기자단, 벤처 투자가 등 1,500명 이상이 참석하며 라이브 토크쇼가 동시에 진행된다. 유네스코가 주최해 올해로 8회째를 맞는 이 대회에서 우리 대학의 ‘웨어러블 발전 소자’ 기술은 전 세계 200여명의 전문가 그룹이 실시한 투표를 통해 ‘유네스코 Netexplo award’에 선정됐다. 수상한 10개 팀 중 네티즌의 온라인 투표로 그랑프리 수상자를 결정한다. 조 교수팀이 개발한 ‘웨어러블 발전 소자’는 유리섬유 위에 열전 소자를 구현한 것으로써 세계 최초의 착용 가능한 형태이며, 체온을 이용하여 전기를 생산할 수 있다. 이 기술은 지난해 4월 발표 당시 미국 ABC 방송, 영국 Daily 신문 등을 비롯해 100여개가 넘는 전 세계 언론의 주목을 받기도 했다. 웨어러블 기기는 미래 전자기기의 중심이 될 것으로 전망하지만 자주 충전해야 하는 배터리 문제가 확산의 큰 걸림돌이 되고 있다. 하지만 ‘웨어러블 발전 소자’는 체온으로 전기를 생산해 전원 공급이 가능하다. 또한 매우 얇고 가벼워 착용이 용이하고, 전력생산 능력이 뛰어나 웨어러블 전자기기의 배터리 문제를 해결할 수 있을 것으로 보인다. 이 밖에 자동차, 공장, 항공기 등 폐열이 발생하는 다양한 곳에 적용 가능해 에너지 문제를 해결하는 수단으로도 적합하다. 특히 헬스케어, 의료용 패치 등에 활용되어 삶의 질 개선에 크게 기여할 것으로 기대된다. 현재 연구팀은 상용화를 위해 KAIST 교원창업 기업인 ‘㈜테그웨이’를 창업했으며, 대전 창조경제혁신센터의 ‘드림 벤처 스타’ 기업으로 선정돼 지원을 받고 있다. 유네스코가 선정한 ‘Netexplo Award’ 10대 기술에는 우리 대학의 ‘웨어러블 발전소자’(한국)를 비롯해 ▲중고 스마트폰 이용한 불법벌목 근절(미국) ▲자전거 친화 도시 개발 App(칠레) ▲젓가락 이용 음식 성분 분석(중국) ▲DB활용 초소형 성분 분석기(이스라엘) ▲E-mail 및 각종 SNS 통합 채팅 스트림(미국) ▲ 폐 전자제품으로 만드는 3D프린터(토고) ▲ 빅데이터를 통한 교육 문제 해결(미국) ▲사진촬영으로 수학문제 해결(크로아티아) ▲에볼라 확산 방지 정보 App(나이지리아) 등이다. □ 사진설명 사진 1. 웨어러블 유연 열전 발전소자 사진 2. 웨어러블 유연 열전 발전소자를 이용한 인체적용 및 발전(發電)
2015.01.29
조회수 11918
빛을 이용한 약물효소반응 촉진 플랫폼 개발
우리 대학 신소재공학과 박찬범 교수와 생명화학공학과 정기준 교수 연구팀은 빛으로 약물효소반응을 유도할 수 있는 새로운 반응 플랫폼을 개발했다. 연구결과는 지난 12일, 화학분야의 세계적 학술지인 ‘앙게반테 케미’에 후면 표지논문으로 게재됐다. 이 기술을 활용하면 저가의 염료로 고지혈증 등의 심혈관질환 치료제 및 오메프라졸과 같은 위궤양 치료제 등 고부가가치 의약품 생산이 가능할 것으로 보인다. 시토크롬 P450(cytochrome P450)은 생물체 안에서 약물 및 호르몬 등의 대사 과정에서 중요한 산화반응을 수행하는 효소이다. 사람에게 투여되는 약물의 75% 이상의 대사를 담당하고 있기 때문에 신약개발 과정에서 핵심적인 요소로 알려져 있다. 시토크롬 P450의 활성화를 위해선 환원효소로부터 전자를 받아야 하며 전달물질인 NADPH(생물 세포 내의 조효소)가 필요하다. 하지만 NADPH의 높은 가격 때문에 시토크롬 P450의 활용은 실험실 수준에 머무르고 있었으며, 산업적 활용에도 제 역할을 다하지 못했다. 연구팀은 NADPH 대신 빛에 반응하는 감광제인 에오신 Y를 활용해 대장균 기반의 ‘전세포 광-생촉매’ 방법을 개발했다. 저가의 에오신 Y를 빛에 노출시켜 시토크롬 P450의 효소반응을 촉진하여 고가의 대사물질을 생산한다는 원리다. 박 교수는 “이번 연구를 통해 산업적 활용에 제한이 컸던 시토크롬 P450 효소의 활용이 수월해졌다” 며 “우리의 기술은 시토크롬 P450 효소가 고부가가치 의약 물질을 생산하는데 큰 도움을 줄 것이다”라고 말했다. 박찬범, 정기준 교수(교신저자)의 지도아래 박종현 박사과정 학생, 이상하 박사가 주저자로 참여한 이번 연구는 한국연구재단이 추진하는 중견연구자사업과 글로벌프론티어사업, KAIST HRHRP (High Risk High Return Project)의 지원으로 수행됐다. □ 그림설명 그림1. 빛으로부터 에오신 와이 (eosin Y, EY)를 통해 시토크롬 P450 효소로 전자를 전달하는 모식도 그림2. 연구결과를 설명하는 1월 12일자 ‘앙게반테 케미’ 후면 논문 표지
2015.01.21
조회수 13870
도장 찍듯이 자유롭게 그래핀 옮기는 기술 개발
우리 학교 전기및전자공학과 최성율 교수 연구팀이 단원자층 그래핀을 금속촉매기판에서 직접 떼어내는 동시에 원하는 기판에 도장을 찍듯 자유롭게 옮길 수 있는 기술을 개발하는데 성공했다. 이 기술을 활용하면 기존의 직접박리 기반 전사공정으로 달성하기 어려웠던 그래핀 박막 적층, 구조물 표면이나 유연한 기판으로 전사, 4인치 웨이퍼 크기의 대면적 전사 등이 가능해진다. 향후 웨어러블 스마트기기 등 다양한 분야에 사용되는 그래핀 전자소자 상용화에 활용될 전망이다. 그래핀을 원하는 기판으로 옮기기 위해 현재 가장 널리 사용하는 방법인 습식전사법은 전사과정 중에 그래핀이 물리적으로 손상되고 표면이 오염 될 수 있어 전사된 그래핀의 전기적 특성이 심각하게 훼손될 수 있다는 단점이 있다. 최 교수 연구팀은 금속촉매기판 위에 성장된 그래핀을 수용성 고분자 용액으로 처리한 후 동일한 수용성 고분자 지지층을 그 위에 형성시켰다. 이 과정을 통해 지지층과 그래핀 사이에 강한 결합력이 형성되고 그 후 지지층을 탄성체 스탬프로 떼어내면 지지층과 함께 그래핀이 금속촉매기판으로부터 분리된다. 이렇게 분리된 그래핀은 탄성체 스탬프에 고립상태로 존재하기 때문에 원하는 기판 어디에든 도장 찍어내듯 자유롭게 옮길 수 있다. 또 금속촉매기판을 재활용 할 수 있고 유해한 화학물질을 전혀 사용하지 않기 때문에 친환경적인 전사법 이라는 장점도 가지고 있다. 최 교수는 이번 연구에 대해 “개발된 그래핀 전사방법은 그 공정이 범용적이고 대면적 전사도 가능하므로 그래핀 전자소자 상용화에 기여할 수 있을 것”이라며 “이 방법이 가지고 있는 높은 전사 자유도로 인해 향후 그래핀과 2차원 소재 접합 나노소자 구현에도 다양하게 활용될 것으로 기대된다”고 연구의의를 밝혔다. 이번 연구는 KAIST 전기및전자공학과 최성율 교수와 양상윤 연구교수가 주도하고 같은 과 조병진 교수, 한국전자통신연구원 최춘기 박사가 참여했으며, 미래창조과학부가 추진하는 글로벌 프론티어 사업인 ‘나노기반 소프트일렉트로닉스 연구단’의 지원으로 수행됐다. 연구 결과는 나노 및 마이크로 과학 분야의 국제 학술지 스몰(small) 1월 14일자 표지논문으로 게재됐다. 끝. 그림1. 본 연구결과를 설명하는 Small紙의 2015년 1월 14일자 표지 사진 그림2. 본 연구에서 개발된 ‘높은 자유도를 갖는 그래핀 직접박리/전사법’ 그림3. 개발된 전사법으로 전사된 그래핀: (좌) 단원자층 그래핀을 3번 반복 전사하여 얻은 3층 그래핀 (3-layerd graphene), (우) 그래핀 트랜지스터 제작을 위해 금속 전극 구조물 표면에 전사한 그래핀 그림4. 대면적 전사된 그래핀: (좌) 4인치 실리콘 웨이퍼에 전사된 그래핀, (우) 플라스틱 (polyethersulfone, PES) 유연기판에 전사된 그래핀 (크기 7cm x 7cm)
2015.01.19
조회수 13532
전산학과 박사과정 서상원 씨 장학금 기부
우리 학교 전산학과 박사과정 서상원(지도교수 맹승렬. 33)씨가 발전기금 1천만 원을 학과에 전달했다. 서 씨가 전달한 기부금은 복수학위프로그램 파견 학생의 장학금으로 쓰일 예정이며 학과 후배들을 위해 매년 1천만 원의 장학금을 지속적으로 기부하겠다는 뜻을 밝혔다. 지난 2009년 우리 학교와 독일 베를린 공대에서 복수학위를 취득한 서 씨는 “학교의 지원을 받아 떠났던 유학 생활이 박사과정 진학 및 창업에 커다란 밑거름이 됐다.”며 “후배들도 각자의 연구 분야에서 좋은 경험을 쌓길 바라는 마음으로 기부를 결심하게 됐다.”고 말했다. 서 씨의 발전 기금 전달식은 14일 오후 2시 전산학동 교수회의실에서 진행됐다. 끝.
2015.01.14
조회수 10651
올해의 KAIST인상에 김은준교수
우리 학교는 2014년 ‘올해의 KAIST인 상’에 생명과학과 김은준 석좌교수를 선정하고 5일 오전 10시 교내 대강당에서 개최된 2015년도 시무식에서 시상했다. 올해의 KAIST인 상은 한 해 동안 국내외에서 KAIST의 발전을 위해 노력하고 교육과 연구 실적이 탁월한 인물을 우대하기 위해 지난 2001년 제정됐으며 올해 14회째를 맞이했다. 이번에 상을 받게 된 김 교수는 지난 1995년 하버드 의대에서 박사 후 과정을 하면서 신경세포를 연결하는 시냅스가 만들어지는 원리를 세계 최초로 규명해 네이처에 발표했다. 2011년에는 ADHD(주의력결핍 과잉행동장애)가 뇌의 신경 시냅스인 단백질(GIT1)이 부족해 발생한다는 사실을 밝혀내는 등 시냅스 단백질과 뇌질환의 관련성 연구결과로 향후 치료제 개발에 중요한 전기를 마련한 업적을 인정받았다. 김 교수는 “연구결과가 발표될 때마다 자폐증이나 ADHD를 앓고 있는 자녀를 둔 부모들로부터 치료제 개발이나 최신 연구동향에 대한 문의를 많이 받는다”며 “과학자로서 연구업적이나 명예보다는 고통 받는 이들에게 궁극적으로 조금이나마 도움이 되는 기초연구를 하고 싶다”고 수상소감을 밝혔다.
2015.01.05
조회수 12572
산업및시스템공학과 박선영 교수, 부총리 겸 기획재정부 장관 표창 수상
우리 학교 산업및시스템공학과 박선영 교수가 지난달 31 일 국가경제 안정 및 발전에 기여한 공으로 부총리 겸 기획재정부 장관 표창을 받았다 . 박 교수는 거시경제 , 금융 분야의 대표적인 전문가로서 거시건전성 정책 및 자본유출입 정책에 대한 연구를 수행해 왔다 . 또한 지난달 3 일 일본 동경에서 개최된 "ASEAN+3 국제세미나 “ 발표를 통해 , 아시아 및 G20 국가 간의 거시건전성 정책에 대한 정책공조 계기를 마련하는데 기여한 공을 인정받았다 . 박 교수는 “ 앞으로도 심도 있는 연구와 더불어 기획재정부 등 정부당국과의 지속적인 협업을 통하여 우리나라는 물론 아시아 역내의 금융위기 사태를 방지하기 위하여 최선을 다하겠다 .” 고 말했다 .
2015.01.01
조회수 15973
심장세포의 핵심 신호전달경로 스위치 규명
심장근육세포내 베타수용체 신호전달경로의 자극 세기에 따라 세포의 생존과 사멸이라는 상반된 운명이 어떻게 결정되는지 그 근본원리가 우리 학교 연구진에 의해 규명되었다. 향후 심부전을 비롯한 다양한 심장질환의 치료에 활용될 것으로 기대된다. 우리 학교 바이오및뇌공학과 조광현 석좌교수(교신저자)가 주도하고 신성영 박사(제1저자), 이호성 박사과정학생, 강준혁 박사과정학생이 참여하였으며, 광주과학기술원 생명과학부 김도한 교수팀이 공동으로 수행한 이번 연구는 미래창조과학부와 한국연구재단이 추진하는 중견연구자지원사업(도약/전략연구)과 바이오·의료기술개발사업 및 KAIST 미래형 시스템헬스케어사업의 지원으로 수행되었고, 연구결과는 네이처(Nature) 자매지인 네이처 커뮤니케이션스(Nature Communications)지에 12월 17일자로 게재되었다. * (논문명) The switching role of β-adrenergic receptor signalling in cell survival or death decision of cardiomyocytes 베타수용체 신호전달경로는 심장근육세포의 생존을 촉진(베타2수용체 매개)하지만 동시에 심장근육세포의 사멸을 유도하기도 하여 심장독성을 유발(베타1수용체 매개)함으로써 심부전 등 다양한 심장질환을 일으킨다. 지금까지 베타수용체 신호전달경로에 의해 조절되는 심장근육세포의 상반된 운명결정과정(생존 혹은 사멸)에 대한 근본 원리를 밝히고자 하는 많은 시도가 있어왔으나 아직 밝혀지지 않았다. ※ 베타수용체(β-adrenergic receptor): 심장근육세포의 세포막에 존재하는 단백질로서 에피네프린이나 노르에피네프린 등의 신경호르몬에 의해 자극받으면 심장근육세포가 더 강하고 빠르게 수축하도록 촉진하는 신호를 전달한다. 연구팀은 대규모 컴퓨터시뮬레이션 분석과 세포생물학 실험의 융합연구인 시스템생물학 연구를 통하여 ERK* 신호전달경로와 ICER** 신호전달경로가 매개하는 피드포워드회로가 심장근육세포의 생존과 사멸을 결정하는 핵심 분자스위치임을 밝혀냈다. * ERK(Extracellular signal-regulated kinases): 세포생존에 관여하는 신호전달분자 ** ICER(Inducible cAMP early repressor): 세포사멸에 관여하는 신호전달분자 약한 베타수용체의 자극에 대해서는 ERK 신호전달경로가 활성화되고 이로 인하여 Bcl-2*** 단백질의 발현량이 증가되어 심장근육세포의 생존이 촉진되지만, 강한 베타수용체의 자극에 대해서는 ICER 신호전달경로가 활성화되고 Bcl-2 단백질의 발현량이 감소하게 되어 심장근육세포의 사멸이 유발되는 것이다. *** Bcl-2(B-cell lymphoma 2): 세포생존 촉진에 핵심적인 역할을 하는 신호전달분자 또한 연구팀은 시스템생물학적 접근을 통해 실제 심부전 환자에게 널리 사용되는 약물인 베타차단제(β-blocker)****의 작동원리를 밝혀내었다. 심장근육세포에 베타1차단제를 처리하였을 때 강한 베타수용체 자극에서의 Bcl-2 발현량이 증가하고 이로 인하여 심장근육세포의 생존율이 향상되어 세포보호효과가 일어난다는 것을 발견함으로써, 베타차단제의 근본약리기전을 신호전달경로 수준에서 규명하였다. **** 베타차단제(β-blocker): 베타수용체의 활성화를 저해하는 약물이며, 심부전의 진행을 억제시키는 효과가 있어서 임상에서 가장 널리 처방되는 심부전 치료약물이다. 조광현 교수는 “정보기술(IT)과 생명과학(BT)의 융합연구인 시스템생물학 연구를 통해 지금껏 밝혀지지 않았던 베타수용체 신호전달경로에 의해 조절되는 심장근육세포의 상반된 운명결정과정에 대한 핵심 원리를 성공적으로 규명한 것으로 향후 심장근육세포운명의 제어 및 이를 통한 심부전 등의 다양한 심장질환 치료에 널리 활용될 것으로 기대된다.”고 밝혔다. 조광현 교수 연구팀은 IT와 BT가 융합된 시스템생물학 분야를 세계 최초로 개척해왔으며 특히 인체의 복잡한 질병과 관련된 신호전달네트워크의 모델링과 시뮬레이션 분석, 실험적 증명에 관한 혁신적인 연구를 수행해오고 있다. 지금까지 140여편의 국제저널논문을 게재하였으며, 2014년에는 Cell, Science, Nature 자매지에 연이어 연구성과를 게재하였다. 심장근육세포의 상반된 운명결정과정을 조절하는 핵심회로의 규명 및 제어기술 개발: 수학모델링과 대규모 컴퓨터시뮬레이션 분석을 통해 규명된 심장근육세포의 상반된 운명결정과정을 조절하는 핵심회로의 규명. ERK 신호전달경로와 ICER 신호전달경로가 매개하는 피드포워드회로는 심장근육세포의 생존과 사멸을 결정하는 핵심 분자스위치이다. 약한 베타수용체의 자극에 대해서는 ERK 신호전달경로(파란색 화살표)가 활성화되고 이로 인하여 Bcl-2의 발현량이 증가되어 결과적으로 심장근육세포의 생존이 촉진된다. 반면 강한 베타수용체의 자극에 대해서는 ICER 신호전달경로(빨간색 화살표)가 활성화되고, 이로 인해 Bcl-2의 발현량이 감소하게 되어 심장근육세포의 사멸이 유발된다. 이로서 심장근육세포의 사멸을 방지하면서 심장박동의 기능을 유지시킬 수 있는 원천제어기술의 토대가 마련되었다.
2014.12.26
조회수 15854
KAIST, 제1회 국제 자율무인선 대회서 준우승 차지
KAIST가 개발한 무인선박이 처음열린 국제대회에서 2위에 올랐다. 우리 학교 해양시스템공학전공 김진환 교수팀은 지난 10월 20~26일 싱가포르 마리나 베이(Marina Bay)에서 개최된 ‘제1회 국제 무인선박 경진대회’에서 미국 MIT에 이어 준우승을 차지했다. 무인자동차, 무인항공기와 더불어 해양 분야에서도 무인선박의 필요성이 점점 높아짐에 따라 이 분야 기술을 점검하고 육성하기 위해 미국 해군 연구개발국(ONR, Official of Naval Research)은 자율무인선 경진대회를 2년마다 개최하기로 했으며 올해 처음으로 열렸다. 한국, 미국, 호주, 일본, 싱가포르 등 환태평양 5개국에서 자국 내 선발을 거쳐 나라 별로 3개 팀씩 총 15개 팀이 참가한 본선에서는 MIT, 동경대, 동경공대, 싱가포르국립대, 난양공대, 호주 퀸즈랜드 공대 등 각국을 대표하는 학교들이 대거 출전했다. 우리나라에서는 KAIST외에도 서울대와 울산대가 참가했다. 이번 대회는 주최 측에서 제공한 길이 4.5m, 폭 2.5m의 무인선 플랫폼을 가지고 추진 시스템, 하드웨어, 자율 알고리즘 소프트웨어의 통합 시스템을 팀별로 구현해 △항로인식운항 △수중음원탐색 △부두자동접안 △부표원격관측 △수상장애물 인식 및 회피 등 총 5개 과제를 사용자의 조작 없이 자율적으로 수행하는 방식으로 진행됐다. KAIST는 전체 15개 팀 가운데 6개 팀만을 뽑는 최종 결선진출자 결정전에서 홈팀인 싱가포르국립대에 이어 2위를 차지하며 3위의 MIT에 앞서 결승에 진출했으나 마지막 날 열린 결승에서 MIT에 우승을 내주며 준우승을 차지했다. KAIST팀은 2등상 외에도 베스트 웹사이트 상과 후원사인 미국 방산 업체인 노스럽그루먼(Northrop Grumman)사의 특별상까지 총 1만 6천 5백불의 상금을 수상했다. 박승빈 대외부총장은 “세계적 수준에 올라와있는 우리나라의 무인로봇기술을 전 세계에 알리는 계기가 됐다”며 “세계적인 대회에서 좋은 성적을 거둬 글로벌 명문 연구중심대학으로 발돋움하고 있는 KAIST의 국제적 인지도와 위상을 드높였다”고 수상 의의를 밝혔다. 김진환 교수는 “최근 들어 무인기나 무인자동차와 함께 해양 분야에서도 무인선박, 무인잠수정과 같은 무인 시스템기술의 필요성이 높아지고 있다”며 “무인선 기술을 이용하면 앞으로 수로조사, 해양탐사, 영해 감시 및 정찰, 불법어업단속 등을 보다 효과적이고 안전하게 수행하는데 커다란 도움이 될 것”이라고 말했다. 한편, 김 교수는 이번 대회 후원기관인 미해군연구개발국의 지원 외에도 삼성중공업, 소나테크, 대양전기공업, 레드원테크놀러지 등 국내 기업 후원을 받아 참가했다. 대회 공식 사이트 : www.robotx.org KAIST팀 홈페이지 robotxangrynerds.blogspot.com ▣ KAIST팀 무인선 ▣ 대회장면 ▣ 미션 미션의 주요 목표: 부표를 경계로 한 항로를 인식하여 자율 운항을 통해 출구를 통과 미션 특징: 반드시 통과해야만 다음 임무 수행 가능. 미션 전략: 1. 라이다를 이용하여 입구 부표 및 출구 부표를 탐지하고 그 위치를 결정 2. 결정된 부표들의 위치를 기반으로 일련의 경유점들을 생성하고 이들을 추종함으로써 자율 운항 임무 수행. 미션의 주요 목표: 수중음원의 3차원 위치(x,y,z)를 탐색하여 심판에게 보고함. 미션 특징: 1. 가장 큰 배점이 할당됨. 2. 4개의 음원 중, 임의의 한 음원만 음파를 송신 3. 심판에게 보고된 음원의 추정위치가 실제 위치와 가까울수록 높은 점수를 획득 미션 전략: 1. 예상되는 수중 음원의 위치 근방으로 이동 후, 정지 2. 일정시간동안 청음 후, 추정된 음원의 위치로 다시 이동하여 청음 및 측위 과정을 반복함으로써 추정오류를 최소화 함. 미션의 주요 목표: 각 부두에 할당된 표식을 탐지하고, 목표 부두에 접안 미션 특징: 세 가지 다른 표식(십자가, 삼각형, 원)들을 서로 구분하고, 매일 다르게 공지되는 표식의 위치에 해당하는 부두에 정확히 접안해야 함. 미션 전략: 1. 세 가지 표식이 모두 보이는 위치로 이동 후, 영상처리 알고리즘을 통해 목표 표식을 탐지. 2. 추적 알고리즘의 적용을 통해 연속적인 표식의 위치 추정 3. 주 추진기 및 선수부 추진기를 이용한 횡방향 이동을 통해 목표 부두로 정확히 접안 미션의 주요 목표: 임의의 위치에 있는 발광 부유체를 인식하고 부유체가 발하는 색상의 순서를 인식하여 보고함. 미션 특징: 부유체에서는 세 가지 색상(빨강, 초록, 파랑)이 임의의 순서로 발광됨. 무인선이 발광 부유체에 충돌하였을 때, 해당 시도는 실격처리 됨. 미션 전략: 1. 라이다를 기반으로 임의의 위치에 있는 발광 부유체를 찾기 위해 사전 정의된 일련의 경유점을 따라 이동하며 그 위치를 탐색한다. 2. 발광 부유체의 위치 결정 후, 반경 10m의 위치에서 선수각/거리/위치 제어를 수행 3. 영상처리를 통한 색상 인식 및 발광 순서인식 알고리즘 적용 미션의 주요 목표: 지정된 입구로 진입 후 임의의 위치에 있는 장애물을 회피하여 지정된 출구를 통과 미션 특징: 입구, 출구 각각 3개의 구역 중, 매일 다르게 지정된 입구와 출구를 통과하여야 함. 무인선이 장애물과 충돌한 횟수에 따라 감점이 적용됨. 미션 전략: 1. 적절한 탐지 위치에서, 라이다를 이용하여 입구를 구성하는 부표를 탐지하고 그 위치를 결정 2. 결정된 부표들의 위치들을 기반으로 진입을 위한 경유점 생성 3. 라이다를 기반으로 장애물을 인식하고 인식 정보를 이용하여 경로계획 및 회피 알고리즘 적용 4. 입구 진입과 동일한 방법으로 출구 인식 및 통과
2014.12.05
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DNA 결합 단백질을 이용한 나노입자 클러스터 제작 기술 개발
우리 학교 생명과학과 김학성 교수와 류이슬 박사는 DNA 주형에 서열 특이적으로 결합하는 징크 핑거 (Zinc Finger) 단백질을 이용하여 크기 조절이 가능한 자성 나노 입자 클러스터 (Nanoparticle Clusters; NPCs)의 제작 방법을 새롭게 개발하여 국제적 권위의 학술지인 ‘앙게반테 케미 (Angewandte Chemie International Edition)’ 온라인 판에 발표하였다(2014년 11월 25일). 나노 입자 클러스터 구조체는 자성 나노 입자, 금 나노 입자, 양자 점과 같은 직경이 1~100 나노미터 (10-9 미터) 단위인 나노 입자들이 모여서 이루는 구조체를 말한다. 이 구조체는 단일 나노 입자와는 다른 독특한 집단적 특성을 가진다는 점에서 주목을 받고 있다. 구체적으로, 결합 플라즈몬 흡광도, 입자 간 에너지 전달, 전자 전달 및 전도성과 같은 광학적이거나 물리적인 성질이 다르다. 이러한 특성으로 인해 나노 입자 클러스터는 바이오 및 의료 분야 뿐 만 아니라 나노 전자 (nanoelectronic) 또는 나노플라즈몬 (nanoplasmon) 기기에 적용가능성이 매우 높다. 나노 입자 클러스터가 새로운 특성을 잘 나타내기 위해서는 클러스터의 크기와 조성이 정교하게 조절되어야 한다. 그러나, 기존의 방법은 주로 화학적인 결합에 의존하였기 때문에 복잡한 단계가 필요하고 크기와 조성을 조절하기 어렵다. 김 교수팀은 DNA 결합 단백질인 징크 핑거(Zinc Finger)를 이용하여 간단하고 용이하게 원하는 크기의 자성 나노 입자 클러스터를 제조하는 방법을 개발하였다. 징크 핑거 단백질은 DNA에 결합하는 단백질의 일종으로 구조상에 징크 이온 (Zinc ion)을 가지고 있으며 DNA 서열을 특이적으로 인식하여 결합하는 특성을 갖고 있다. 이러한 징크 핑거의 특성을 이용한 나노 입자 클러스터의 제작은 기존의 방법보다 생체 친화적이며 나노입자 클러스터의 크기와 조성이 잘 조절된다. 연구 결과 김 교수팀은 세 가지 길이가 다른 DNA를 주형으로 하여 징크 핑거 단백질을 이용하여 크기가 다른 자성 나노 입자 클러스터의 선형 구조체를 제작하였고, 만들어진 나노 입자 클러스터는 DNA 주형의 길이에 따라 크기와 형태가 잘 조절됨을 확인하였다. 제작된 자성 나노 입자 클러스터는 기존 MRI 조영제인 페리덱스 (Feridex)에 비해 3배 정도 향상된 T2 이완률 (T2 relaxation rate)을 보여주었고 특정 세포 내로 잘 전달되었다. 이러한 연구 결과는, 자성 나노 입자가 MRI 조영제, 형광 이미징, 약물전달 등 바이오 및 의료 분야에 활용 가능함을 보여준다. 김 교수팀의 연구는 단백질과 DNA의 특이적 결합 특성을 이용하여 무기물 나노 입자 (inorganic nanoparticle)의 초분자 집합체 (supramolecular assembly)를 간편하게 제작하는 새로운 방법으로 다른 나노 입자에 광범위하게 응용가능하며 향후 질병 진단과 이미징, 또는 약물 및 유전자 전달등 의 분야에 크게 활용될 것으로 기대된다. 그림 1. DNA 결합 단백질인 Zinc Finger를 이용한 나노입자 클러스터의 제작 모식도 그림 2. DNA 길이에 따른 자성 나노 입자 클러스터의 크기를 보여주는 전자투과현미경 사진
2014.11.26
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초광대역 편광 회전 3D 메타물질 개발
우리 학교 기계공학전공 민범기 교수는 자연에 존재하지 않는 인공적인 메타물질*을 통해 빛의 편광을 광대역에서 제어하는데 성공했다. *메타물질 : 자연계에 존재하지 않는 특성을 구현하기 위해 빛의 파장보다 작은 인공원자로 구성된 물질 향후 이 기술을 활용해 광대역 통신 및 디스플레이에 적용 가능한 다양한 광대역 광소자가 개발될 수 있을 것으로 기대된다. 레이저와 같이 편광돼 있는 빛으로 어떠한 물질이나 구조를 분석할 때는 일반적으로 빛의 편광 상태에 따라 결과가 달라지기 때문에 광학 실험실에서는 여러 가지 방법으로 빛의 편광을 조절해 사용한다. 이때 흔히 사용되는 것이 파장판이나 광활성 물질인데 이러한 광학 소자들의 성능은 파장에 따라 크게 달라지기 때문에 광대역에서 빛의 편광 조절기로 사용하기에는 한계가 있었다. 최근까지 강한 공진을 갖는 메타물질을 통해 매우 큰 광활성을 보이는 인공 물질을 개발하려는 연구가 활발히 진행돼 왔으나, 공진 주파수 부근에서 필연적으로 나타나는 분산으로 인해 광대역에서의 활용이 불가능했다. * 광활성 : 특정 물질에서 빛이 진행할 때 빛의 편광면이 회전하는 현상 * 분산 : 파장에 따라 굴절률 등 빛의 성질이 달라지는 현상 민 교수 연구팀은 빛의 파장보다 매우 작은 크기의 나선형 구조들을 원대칭을 이루어 배열하고 연결해 빛의 파장 대비 약 1/10의 매우 얇은 두께에서도 편광을 파장에 상관없이 일정하게 회전 시킬 수 있음을 이론적, 실험적으로 증명했다. 이론 검증을 위한 실험은 마이크로파 대역에서 이뤄졌다. ‘광대역 편광 회전 3D 메타물질’은 입사된 마이크로파의 편광을 0.1GHz 부터 40GHz 까지 주파수에 상관없이 45도 회전시키는 것으로 나타났다. 이러한 비분산 성질은 매우 비자연적인 것으로, 이 정도의 넓은 파장 대역에서 성질이 변하지 않는 물질은 자연계에서 찾기 힘들다. 이와 함께 민 교수팀은 편광 회전량을 결정하는 성질인 ‘나사선성(chirality)’을 파장에 비례한 값을 갖도록 메타 물질의 구조를 인위적으로 설계해 광대역 비분산 편광 회전 성질을 구현해냈다. 민 교수는 “이번 연구는 파장보다 매우 얇은 두께에서도 빛의 편광을 광대역에서 효과적으로 조절할 수 있어 초박형 광대역 광소자를 구현하기 위한 가능성을 열었다”고 연구 의의를 밝혔다. 미래창조과학부와 한국연구재단이 추진하는 중견연구자지원사업과 파동에너지 극한제어 사업의 지원을 받아 민범기 교수 지도아래 박현성 박사과정 학생(제1저자, 27)이 주도한 이번 연구결과는 네이처(Nature)의 자매지인 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications) 11월 17일자 온라인 판에 게재됐다. 그림1. 3D 프린터를 통해 제작된 ‘초광대역 편광 회전 3D 메타물질’ 그림2. ‘초광대역 편광 회전 3D 메타물질’의 개념도
2014.11.25
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서명원 박사, 케미컬 엔지니어링 저널 '최다 인용 논문상' 수상
우리 학교 생명화학공학과 졸업생 서명원 박사가 최근 세계적인 학술 잡지 출판 업체인 엘스비어 (Elsevier)사의 화학공학 분야 학술지인 ‘화학 공학지(Chemical Engineering Journal)’에 게재한 논문이 2011-2012년 최다 인용 논문 (Top Cited Papers)으로 선정됐다. 수상 논문은 서명원 박사가 KAIST 생명화학공학과 박사후연구원 재직 시절인2011년 제168호에 게재된 ‘이중 순환 유동층 반응기에서의 고체 흐름 및 룹실 특성: 실험 및 CFD 시뮬레이션’ 논문으로 주된 내용은 석탄/바이오매스 가스화 장치 등으로 사용되는 이중 순환 유동층 반응기 내 수력학적 특성(고체흐름 및 재순환 특성)을 실제 실험 데이터와 CFD 시뮬레이션 툴을 이용하여 비교/분석하고 향후 발전 방향에 관한 연구를 담고 있다. 한편, 본 연구의 후속 연구로 2012년 제 35호에 게재된 ‘이중 순환 유동층 가스화기의 실험과 CFD 시뮬레이션 연구’는 같은 엘스비어사의 화학공학 분야 학술지인 ‘컴퓨터 및 화학 공학지 (Computers & Chemical Engineering)’의 2012-2013년 최다 다운로드 논문으로 선정되기도 했다. ‘화학공학지(Chemical Engineering Journal)’는 인용지수 (Impact factor)가 4.058로, 화학공학 분야의 대표적인 서계 저명 학술 저널이다. 2011년 KAIST 생명화학공학과를 졸업한 서명원 박사는 현재 한국에너지기술연구원 기후변화연구본부에 재직 중이며, 왕겨를 비롯한 바이오매스 및 석탄 등 저급 연료로부터 가스화를 포함한 열화학적 전환 공정을 통해 에너지를 생산하고 고부가가치 소재를 동시에 얻을 수 있는 연구를 활발하게 수행하고 있다.
2014.11.17
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이상엽 특훈교수, 중국 북경화공대학교 명예교수 임명
우리 학교 생명화학공학과 이상엽 특훈교수(KAIST 연구원장)가 중국 화학공학 관련 교육과 연구를 선도하는 북경화공대학교의 명예교수로 위촉됐다. 북경화공대학교는 이 교수가 대사공학과 합성생물학 분야의 세계적인 선도 연구자로서 다가오는 친환경 화학 산업에 필요한 핵심 기술들을 다수 개발한 업적을 높이 평가해 명예교수로 추대했다. 이 교수는 합성 sRNA를 이용한 균주를 효율적으로 개발하는 원천기술 등 다수의 대사공학과 합성생물학 기술들을 개발했다. 또 세계 최고효율의 숙신산과 엔지니어링 플라스틱 원료 생산기술, 젖산함유 고분자와 가솔린과 같은 비천연 화학물질을 생산할 수 있는 기술을 세계 최초로 개발했다. 2012년에는 중국과학원 명예교수, 2013년에는 중국 상하이 자오퉁대학교 자문교수, 그리고 올해는 중국 우한대학교와 허베이공과대학교의 명예교수로 추대된 데 이어 중국에서만 다섯 번째 명예직 교수로 위촉됐다. 또 이 교수는 호주 퀸즈랜드대학교의 명예교수이기도 하다. 한편, 이 교수는 지난 9월 세계경제포럼의 미래화학 및 바이오텍 글로벌 아젠다 카운슬(Global Agenda Council on Future of Chemicals and Biotechnology) 및 미래기술 메타카운슬(Global Agenda Meta-Council on Emerging Technologies)의 위원으로 선임돼 인류와 지구환경의 지속성장을 위한 전략들을 제시할 예정이다.
2014.11.12
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