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제 6회 전국 고등학교 동아리 소프트웨어 경진대회 개최
우리 대학이 우송대학교(총장 오덕성), 배재대학교(총장 김선재), 충남대학교(총장 이진숙)와 함께 ʻ제 6회 전국 고등학교 동아리 소프트웨어 경진대회ʼ를 6일 개최했다. 전국 고교생들이 소프트웨어를 통한 창의적인 문제해결 능력 및 협업 능력을 겨루는 대회로 우수 소프트웨어 인재를 육성하기 위해 2016년부터 매년 개최하고 있다. 올해 대회는 7월부터 참가 접수를 시작했으며, 일반고·특성화고·자율고·특목고 등 전국 고등학교 소프트웨어 동아리 학생 3~5명으로 구성된 71개 팀이 예선에서 경쟁했다. 각 팀은 ʻ소프트웨어를 통한 일상생활 속의 아이디어 실현ʼ을 주제로 기초 및 응용, 모바일앱, 임베디드 등 소프트웨어 전 분야에 해당하는 프로젝트 계획서를 제출해 평가받았다. 문제정의·아이디어의 창의성·소프트웨어 주요 기능의 명확성·계획의 일관성 등 네 가지 심사 항목에서 높은 점수를 받은 21개 팀이 8월 초 본선에 올랐다.본선 진출팀은 학습, 진로 상담, 자기소개서 작성, 택배 수령, 환경보호, 청각·시각장애인 생활 개선, 노년층을 위한 키오스크, 코로나 19 대비 동선 예측 등 사회 전반에 걸친 다양한 문제들을 해결할 수 있는 아이디어로 소프트웨어 개발에 나섰다. 주최측은 본선 진출팀이 기획한 아이디어를 실제 소프트웨어로 구현할 수 있도록 8월부터 약 두 달간 기술멘토링을 제공했다. 약 3개월 여에 걸친 대장정 끝에 6일 온라인 비대면으로 진행된 본선 대회는 각 진출팀이 완성한 프로젝트 결과물을 발표하는 방식으로 치러졌으며, `청각장애인을 위한 단어 단위 수어 자막 프로그램'을 기획한 'IF_오-랭지' 팀(조준환·최재경·위재현·정윤호·박상현/서울 용문고)이 금상을 차지했다. 'IF_오-랭지' 팀은 앱에서 녹음한 음성을 형태소 단위의 텍스트로 분리한 뒤 한국어 수어사전을 거쳐 정확하게 번역한 영상을 제공하는 수어 자막 프로그램을 기획했다. 아이디어는 물론 기능의 구현과 접근 기술의 완성도 측면에서 심사위원단의 높은 점수를 얻었다.
이어, 학습에 집중할 수 있도록 도와주는 '졸지마' 앱을 발표한 'POTENTIAL' 팀(부산 소프트웨어마이스터고)과 택배 수령 관리 프로그램인 'PAREL proj.'을 발표한 '라온드럭' 팀(경북 김천고)이 은상을 받았다. '내츄럴요정'(대전 관저고), 'DKSHFolio'(서울 단국대학교부속 소프트웨어고), '델타코드' (경남 김해여고) 등 3개 팀은 동상을 수상했다.
금상을 받은 'IF_오-랭지(audiO into LANGuaGE)' 팀의 조준환 학생(17, 서울 용문고)은 "BTS 뮤직비디오에 등장한 수어 안무에서 영감을 얻어 언어의 다름으로 인한 소통의 벽을 허물어보자는 취지로 프로그램을 기획했다ˮ라고 설명했다. 이어, "비대면 온라인 소통이 부각되는 시대에 미비한 수어 번역 시스템을 개선하려는 아이디어가 이번 대회를 통해 명확하고 구체적인 결과물로 완성되어 기쁘다ˮ라고 수상 소감을 밝혔다.
심사위원장인 최옥주 KAIST 전산학부 연구부교수는 "본선에 오른 참가팀 모두 기술적으로 높은 완성도를 보여줬다ˮ라고 밝혔다. 최 교수는 이어 "온라인 수업과 사회적 거리 두기의 제약으로 팀원들과의 협업이 어려워진 상황 속에서도 일상생활에서의 개선점은 물론 사회공헌을 위한 주변의 문제를 돌아보고 해결하려는 참가팀들의 고민이 돋보였던 대회였다ˮ라고 심사평을 전했다. 비대면 온라인 방식으로 치러진 이번 대회는 별도의 시상식 없이 수상팀별로 상장과 상금이 전달된다. 금상팀에는 상장 및 상금 200만 원이 수여 되며, 은상 2개 팀과 동상 3개 팀은 각각 100만 원과 50만 원의 상금이 주어진다.
2021.11.08
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기술경영학부 사회과학 AI 및 빅데이터 연구단(AI-SSRG), 제1회 KAIST AI 사회과학 연구 부트캠프 개최
우리 대학 기술경영학부 사회과학 AI 및 빅데이터 연구단(AI-SSRG, AI & Big Data Social Science Research Group, 책임교수 김원준 기술경영전문대학원장)이 올해 11월 5일부터 12월 3일까지 `제1회 KAIST AI 사회과학 연구 부트캠프(KAIST AI Social Science Research Boot Camp)'를 진행 예정이다.
사회과학 AI 및 빅데이터 연구단(AI-SSRG)은 경영·경제 AI/빅데이터 분야의 전 세계 연구자 및 석·박사과정 학생을 대상으로 경영정보시스템(Management Information System), 마케팅(Marketing), 회계 및 금융(Accounting & Finance), 혁신 및 전략(Innovation & Strategy), 경제(Economics) 등을 주제로 제1회 KAIST AI-SSRG 부트캠프를 진행한다.
이번 제1회 KAIST AI-SSRG 부트캠프에는 Bristol 대학교의 한석진(Sukjin Han) 교수, KAIST의 김형철(Kevin Kim), 김지희(Jihee Kim) 교수, Boston 대학교의 이도균(Dokyun Lee) 교수, Yale 대학교의 이선경(Sun Kyoung Lee) 박사, 뉴욕대학교(NYU)의 샤오 류(Xiao Liu) 교수, Northwestern 대학교의 윤혜진(Hyejin Youn) 교수 등 사회과학 AI/빅데이터(Social Science on AI/Big Data) 연구 분야를 이끄는 국제 석학 및 연구자들이 대거 참여할 예정이다.
Bristol 대학교의 한석진 교수는 경제학 방법론과 인공지능 기법을 융합적으로 연구하여 새로운 분야를 열고 있는 경제학자이고, 이번 부트캠프 1회차에서 AI 기술을 적용한 특허 및 혁신 분야 연구 주제 및 방법론을 강의할 예정이다. 뉴욕대학교 샤오 류 교수는 하이테크 마케팅, 금융서비스 혁신 분야 마케팅 연구를 선도하는 학자로, 부트캠프 2회차에서 “Dynamic Coupon Targeting Using Batch Deep Reinforcement Learning: An Application to Livestream Shopping” 제목으로 마케팅 분야 AI 연구를 강의할 예정이다.
KAIST의 김형철 교수는 자본시장 관련 선도적인 연구를 이끌어가는 회계분야 연구자로, 이번 부트캠프 3회차에서 정보 수집과 정보 통합 간의 상호 작용에 관한 주제로 발표할 예정이다. Northwestern 대학교 윤혜진 교수는 복잡계 물리학 기반 경영 및 경제의 연구를 융복합적으로 연구하는 선도적 연구자로, 부트캠프 4회차에서 혁신 및 전략 세션에서 빅데이터를 이용한 사회과학 연구를 주요 주제로 다룰 예정이다.
부트캠프 마지막 회차인 경제학 세션에서는 Bristol 대학교 한석진 교수, Yale 대학교 이선경 박사, KAIST의 김지의 교수가 각각 도시의 성장 요인, 글자 모양 및 제품 차별화, 인공위성 이미지와 경제활동 등 다양한 주제로 강의할 예정이다.
기술경영학부 김원준 교수(기술경영전문대학원장)는 "KAIST가 전세계 석학과 석·박사과정 학생들 간 연구 교류를 통하여 AI에 대한 사회과학 연구의 중요한 국제적 허브로 발전해 나가고자 하며, 제1회 KAIST AI 사회과학 연구 부트캠프는 그 중요한 발판이 될 것이다ˮ라고 밝혔다. 이어, 김 교수는 "사회과학 AI 및 빅데이터 연구 분야의 세계 저명 연구자들 간의 연구 교류를 통하여, 급변하고 있는 세계적 혁신의 패러다임에 대응하여 우리 사회가 지향해야 할 방향을 제시하는데 기여하겠다ˮ고 강조했다.
이번 부트캠프는 11월 5일부터 한국시간 매주 금요일 오전 9시에 온라인으로 진행되며, 전 세계로부터 신청을 받아서 선발된 인원을 중심으로 진행이 될 예정이다.
2021.11.05
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제조AI 메타버스 팩토리 체험관 개소
우리 대학이 ʻ제조AI 메타버스 팩토리 체험관(이하, 체험관)ʼ을 1일 개소했다. 제조 특화 인공지능(AI)을 메타버스 세계에서 구현한 가상공장으로 실제 현장에서 수집된 제조데이터에 AI기술을 결합해 분석·활용하는 체험 서비스를 제공한다.
1일 개소한 체험관은 KAIST K-Industry4.0추진본부와 제조AI빅데이터센터가 운영을 맡는다. 응용 소프트웨어 개발 및 공급업체인 디지포레(대표 박성훈)는 체험관 구축에 필요한 하드웨어 및 소프트웨어 일체를 KAIST에 기부했으며, 운영을 위한 기술을 지원한다. 체험관은 중소 제조기업이 제조데이터를 수집해 인공지능으로 분석하는 과정을 직관적으로 경험한 뒤 현장 공장에 적용해 볼 수 있는 콘텐츠가 부족하다는 문제의식을 바탕으로 기획됐다. 이를 위해 KAIST는 증강현실 장비를 착용한 사용자들이 플라스틱 나사를 제조하는 메타버스 공장에 방문하는 내용으로 체험관을 꾸렸다. 메타버스 상에서 사출성형기를 직접 가동해 볼 수 있으며, 플라스틱 나사를 생산하는 과정을 실제 제조현장과 동일하게 체험할 수 있다. 나아가 온도·압력·속도·위치·시간 등의 제조데이터 수집 변수를 제조AI가 분석해 불량의 원인을 즉시 탐지해내고 생산성과 품질을 높일 수 있는 제조AI 분석도 가상공장에서 경험할 수 있다.
사용하는 제조데이터는 중소벤처기업부(장관 권칠승, 이하 중기부)가 주관하고 스마트제조혁신추진단(단장 박한구)이 전담하며, KAIST가 운영하는 인공지능 중소벤처 제조플랫폼(KAMP)에서 개방한 실제 제조 현장 사출데이터를 원용하여 활용한다. 실제 공장에서 이와 같은 분석을 진행할 경우 기업 운영을 위한 생산 공정을 일시적으로 중단해야 하는 어려움이 있다. 영업이익에 지장을 주지 않고도 공정 과정을 생생하게 체험할 수 있다는 것이 메타버스 상에 만들어진 제조AI 팩토리의 가장 큰 장점이다. 또 다른 장점은 세계 어디서나 증강현실(AR)·가상현실(VR)·확장현실(XR) 장비와 메타버스 솔루션을 활용해 접속할 수 있다는 점이다. 코로나 19의 세계적인 대유행으로 제조현장 생산라인의 해외시장 개척 및 판매에 고초를 겪고 있는 국내 중소 제조기업들이 이와 같은 체험 기술을 이용할 경우 우수 제조기술을 해외에 소개하고 수출하는 플랫폼으로도 활용할 수 있다.
사출성형기 메타버스 팩토리를 시작으로 향후 도금·용접·금형·주조·단조·열처리 등의 업종으로 적용을 확대해 우리나라 중소 뿌리업종의 제조 경쟁력 향상에 기여할 계획이다.
김일중 KAIST 제조AI빅데이터센터장은 "세계경제포럼(WEF)은 2021년 연차총회에서 향후 5년간 제조 분야의 가장 큰 변화는 AI 머신러닝이 결정할 것이라고 강조한 바 있다ˮ라고 전했다. 이어, 김 센터장은 "다양한 업종의 제조현장에 적합한 최적의 AI 알고리즘을 선택하는 것은 우리나라 제조업 경쟁력 향상의 핵심 성공 요인(Critical Success Factor)으로 작용할 것이다"라고 말했다.
현물 기부 및 기술 제공으로 이번 체험관 구축에 동참한 박성훈 디지포레 대표는 "KAIST 제조AI빅데이터센터가 축적한 제조특화 AI·빅데이터 도메인 지식(domain Knowledge)과 확장현실(XR) 메타버스 기술을 결합하는 일에 디지포레의 기술력으로 일조하게 되어 매우 뜻깊다"라고 소감을 전했다. 이어, "기부와 협업으로 만들어낸 성과가 중소 제조기업에게 실질적인 혜택으로 되돌아갈 수 있도록 세계 최고의 ʻ제조AI 메타버스 팩토리' 구현을 위해 최선을 다하겠다"라고 포부를 전했다.
이광형 KAIST 총장은 "KAIST 내 제조AI빅데이터센터와 AI대학원·산업및시스템공학과·기계항공공학부·전산학부 등 다양한 학과들과의 긴밀한 융합에 중소기업과의 산학 협력을 더해 ʻKAIST가 제조AI의 메카'라는 탁월한 명성을 얻을 수 있도록 지원을 아끼지 않겠다ˮ라고 말했다. 한편, 제조AI 메타버스 팩토리 체험관 개소식은 1일 오후 2시 대전 문지캠퍼스 내 제조AI빅데이터센터 페어링룸에서 진행됐다. 이광형 KAIST 총장, 김흥남 KAIST K-Industry4.0 추진본부장, 김일중 제조AI빅데이터센터장, 박성훈 ㈜디지포레 대표 등이 자리를 함께했으며, 독일에서도 황종운 KIC(Korea Innovation Center) 유럽 센터장이 인터넷을 통해 참여했다.
2021.11.02
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GSI, ‘글로벌 기술 패권 시대 전략 대전환’ 온라인 국제포럼 개최
우리 대학이 글로벌 기술 패권 시대를 주도하기 위한 한국의 첨단기술 경쟁력과 기술혁신 대응 전략을 논의하는 온라인 국제 포럼을 개최한다.
'글로벌 기술 패권 시대 전략 대전환'을 주제로 열리는 제5회 'GSI-2021 국제포럼'은 KAIST 글로벌전략연구소(소장 손훈, GSI: Global Strategy Institute, 이하 GSI)가 주최하고, KAIST 한국4차산업혁명정책센터와 KAIST 혁신전략정책연구소가 공동으로 주관한다.
이번 포럼은 기술 경쟁의 승패가 국가 안보와 직결되는 정세 속에서 글로벌 기술경쟁에 대한 기술정치학적 상황을 파악하는 것과 동시에 기술 주권을 확보하기 위한 우리나라의 전략적 대응 방안을 모색하고자 마련됐다.
이를 위해 국제적으로 저명한 국내·외 연사를 초청해 ʻ글로벌 안보 외교-과학기술중심의 새로운 글로벌 패러다임ʼ, ʻ새로운 기술지정학적 패러다임과 국가 전략의 대전환ʼ 등 두 가지 주제를 놓고 심도 있게 논의할 예정이다.
특히, 첫 번째 기조연설 부문에서는 MIT의 스콧 스턴(Scott Stern) 교수가 기조연사로 나서 기술가치사슬의 패러다임 전환으로 향후 20년 동안 세계 경제에 상당한 파급력을 미칠 다수의 범용 목적 기술(GPT, General Purpose Technology)에 관해 이야기한다. 이 기술이 부상함에 따라 인공지능·생명과학·지속발전 가능성 관련 산업 분야에서 새로운 가치 사슬이 어떻게 형성될지에 관한 통찰력을 제시할 예정이다.
이와 함께 듀크 대학의 애론 차터지(Aaron Chatterji) 교수, 코넬 대학의 사라 크렙스(Sarah E. Kreps) 교수도 첫 번째 기조연설 부문 연사로 참여해 가열되는 미·중 간 기술 패권 경쟁과 이를 둘러싼 국제관계 속에서 한국이 나아가야 할 방향 등을 논의한다. 크렙스 교수는 기술 패권 경쟁이 국제화를 통한 경제통합의 시대에서 자국보호주의와 기술보호주의로 전환되는 새로운 글로벌 환경을 조성했다는 견해와 함께 이를 극복할 제3의 대안을 제시한다. 이어지는 두 번째 기조연설 부문에서는 최태원 SK그룹 회장이 격려사를, 이우일 한국과학기술단체총연합회 회장이 주제 발표를 맡는다. 특히, 최태원 SK그룹 회장은 격려사를 통해 민·관·학을 연계하는 첨단 기술 분야의 데이터 수집과 새로운 시대를 주도할 과학기술 인재 양성 및 이를 위한 획기적인 아이디어가 더욱 필요하다는 점을 강조할 예정이다.
또한, 각 기조연설 이후 최병일 한국고등교육재단 사무총장·김보원 KAIST 대외부총장·김소영 KAIST 한국4차산업혁명정책센터장·윤영관 서울대학교 교수·김은미 이화여자대학교 총장·김이환 과학기술연합대학원대학교 총장·김원준 KAIST 혁신전략정책연구소장 등 국내 교육계 주요 인사들이 기조연사들과 함께 부문별 주제를 심화하여 탐구하는 토론에 나선다. 토론자들은 최근 몇 년간 급속히 발전한 글로벌 가치사슬의 재편이 세계 각국이 직면한 난제들의 해답을 제시할 수 있을지에 관해 질문을 던진다. 또한, 이러한 글로벌 기술 패권 경쟁이 한국이 성장할 수 있는 기회 요인으로 작용할 경우 다가오는 패러다임 전환에 대비하는 바람직한 과학기술정책 및 산업정책의 방향에 대해서도 논의한다.
과학기술을 중심으로 한 글로벌 긴장 관계의 전망과 과학·기술·산업 부문에서 안보의 핵심이 될 분야는 무엇이 될지 의견을 나누는 이번 포럼에는 이광형 KAIST 총장이 개회사를 전하며, 김부겸 국무총리와 용홍택 과학기술정보통신부 차관이 각각 축사와 환영사를 전한다.
포럼을 총괄한 글로벌전략연구소 손훈 소장은 "이번 포럼을 통해 글로벌 기술 패권의 새로운 패러다임을 함께 모색하고 우리나라의 기술 주권 확보를 위한 국가 전략적 대안을 강구하는 논의의 장이 되기를 기대한다ˮ고 밝혔다. 오는 28일 열리는 GSI 국제포럼은 유튜브 ʻKAIST 채널ʼ과 ʻKTV국민방송 채널ʼ을 통해 한국 시각을 기준으로 오전 9시부터 전 세계에 실시간으로 중계되며, 동시통역을 제공한다. 글로벌 기술 패권 시대의 기술혁신 전략에 관심 있는 사람이라면 누구나 무료로 시청할 수 있다.
2021.10.22
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면역관문 신호 극복하는 차세대 CAR-T 세포 치료제 개발
우리 대학 생명과학과 김찬혁 교수 연구팀이 면역관문 신호를 극복하는 차세대 `키메라 항원 수용체 T(chimeric antigen receptor T, 이하 CAR-T) 세포' 치료제를 개발했다고 20일 밝혔다.
CAR-T 세포 치료제는 우리 몸에서 항암 및 항바이러스 기능에 중요한 역할을 하는 면역세포인 T 세포에 CAR 유전자를 도입해 항암 기능을 증가시킨 유전자 세포 치료제로서, 기존의 모든 항암 치료에 불응한 말기 백혈병 환자들을 대상으로 한 임상 시험에서 80% 이상의 높은 치료 효과를 보이며 `기적의 항암제'로 불리고 있는 항암 치료제다.
김 교수 연구팀은 CAR-T 세포 치료제 제작에 사용되는 렌티바이러스 벡터를 2종류의 짧은 헤어핀 RNA(short hairpin RNA, 이하 shRNA)가 CAR 유전자와 함께 발현하도록 개량했다. 이들 shRNA를 통해 T 세포의 기능 저하를 유도하는 2종의 면역관문 수용체인 `PD-1'과 `TIGIT'의 발현을 동시에 억제했을 때, 생쥐를 이용한 백혈병과 림프종 모델에서 CAR-T 세포의 향상된 항암 기능을 확인했다.
우리 대학 생명과학과 이영호 박사후연구원이 제1 저자 및 공동교신 저자로 참여한 이번 연구는 미국 유전자 세포 치료제 학회(American Society of Gene & Cell Therapy, ASGCT) 공식 학술지인 `분자 치료(Molecular Therapy)' 10월 온라인 판에 출판됐다. (논문명 : PD-1 and TIGIT downregulation distinctly affect the effector and early memory phenotypes of CD19-targeting CAR T cells).
해당 기술은 김 교수가 공동 창업한 CAR-T 세포 치료제 전문 개발 벤처인 ㈜큐로셀에 기술이전되어 올해 3월부터 삼성서울병원에서 기존 항암 치료 후 재발 및 불응하는 미만성 거대 B 세포 림프종 (diffuse large B cell lymphoma, DLBCL) 환자를 대상으로 1b/2a 단계 임상 시험이 진행중이며, 이는 국내에서 국내기술로 시도된 최초의 CAR-T 임상시험이다.
높은 항암 효과로 미국에서는 2017년 최초 2종의 CAR-T 치료제가 허가를 받았고, 산학계의 활발한 연구를 바탕으로 현재까지 총 5종의 CAR-T 치료제가 허가를 받았다. 최근에는 중국이 대규모 투자와 공격적인 임상 연구를 진행하며 CAR-T 치료제 분야의 새로운 강국으로 급부상해, 현재 전 세계적으로 진행 중인 500여 건의 CAR-T 임상 시험 중 절반 이상이 중국에서 진행되고 있다. 반면 현재 국내에서는 1건의 임상 시험 만이 진행 중이다.
이처럼 높은 치료 효과로 많은 관심을 받는 CAR-T 치료제이지만 지금까지 임상에서 극적인 효과를 보인 암종이 B 세포성 급성 백혈병과 다발 골수종 같은 혈액암에 국한돼 있으며, 혈액암 중에서도 B 세포성 만성 백혈병과 림프종에서는 상대적으로 치료 효과가 낮다는 점, 그리고 무엇보다 고형암에서 높은 효과를 보이는 CAR-T 치료제가 아직 없다는 것이 중요하게 해결해야 할 과제로 대두되고 있다.
연구팀은 CAR-T 세포의 효능을 제한할 수 있는 잠재적인 요소 중, T 세포의 활성을 억제하는 기능을 갖는 면역관문 수용체에 주목했다. T 세포에 발현하는 다양한 면역관문 수용체들은 본래 T 세포가 지속해서 활성화될 때 생기는 부작용을 방지하는 기능을 하고 있으나, 암세포가 이를 악용해 T 세포의 활성을 떨어뜨림으로써 면역계의 작용을 회피하는 메커니즘이 잘 알려져 있다.
연구팀은 2종의 shRNA를 동시에 발현하는 플랫폼을 기반으로 다양한 조합의 면역관문 수용체들의 발현을 억제해 보았고, 흥미롭게도 PD-1과 TIGIT의 조합이 유독 CAR-T 세포의 기능을 높게 향상하는 것을 발견했다. 이후 연구팀은 전사체 분석 및 세포 기능 시험을 통해 흥미롭게도 PD-1의 발현 억제는 CAR-T 세포의 작용 기능(effector function)을 향상하는 데 비해 TIGIT의 발현 억제는 분화를 지연시켜 생체 내에서 CAR-T 세포의 증식 및 지속성을 향상하는 것을 밝혔다.
제1 저자이자 공동교신 저자인 이영호 박사후연구원은 "PD-1과 TIGIT 신호 차단은 CAR-T 세포가 면역억제 현상을 극복할 수 있도록 고안된 새로운 기술 전략으로 기존 치료제의 효과를 기대하기 힘든 림프종 환자분들에게 꼭 필요한 치료제로 여겨질 것으로 기대한다ˮ라며 "CAR-T 치료제 개발 경험은 고형암을 포함하는 새로운 치료제 개발에 큰 자양분이 될 것이다ˮ라고 말했다.
한편 이번 연구는 한국연구재단 중견연구자 지원사업 및 과학기술정보통신부 신약개발지원센터 R&D 지원 사업의 지원을 받아 수행됐다.
2021.10.21
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욕창 예방을 위한 무선 배터리-프리, 소프트 압력 센서 시스템 개발
우리 대학 기계공학과 박인규 교수와 오용석 연구교수 연구팀이 미국 노스웨스턴 대학(Northwestern University) 존 로저스(John A. Rogers) 교수 연구팀과 국제 공동 연구를 통해 욕창 예방을 위한 피부 계면에서의 압력과 온도의 연속적인 측정이 가능한 무선, 배터리-프리, 소프트 압력 센서 시스템을 개발했다고 밝혔다. 공동연구팀은 부산대학교병원 재활의학과 이병주 교수, 김해한솔재활요양병원 이제상 과장, 민원기 실장과 함께 임상실험을 통해 이러한 시스템 기술의 유효성과 안정성을 검증해냈다.
욕창은 신체의 특정 부위에 가해지는 지속적인 압력에 의해 모세혈관의 순환장애로 인한 허혈성 조직괴사로 생기는 피부나 하부조직의 손상을 의미하며 피부 온도 증가로 인해 욕창의 진행이 가속화될 수 있다. 이러한 욕창은 인구의 고령화와 만성질환의 증가로 높은 발병율과 유병율을 보이며, 동작, 감각 및 인지능력에 손상을 입은 환자들에게서 자주 발생한다. 욕창이 발생하면 입원환자의 입원 기간 및 의료비 지출을 증가시키고 환자, 보호자에게 상당한 고통을 유발하기 때문에 조기진단과 예방이 매우 중요하다.
현재 욕창의 예방은 미국 욕창자문기구(NPIAP, National Pressure Injury Advisory Panel)에서 제안하는 프로토콜에 기반해 주기적으로 누워있는 환자의 체위 변경을 통해서 압력을 분산하지만, 여전히 많은 욕창 환자들이 발생하고 있다. 욕창 발생률을 획기적으로 낮추기 위해서는 누워있는 환자의 피부 계면에서의 압력과 온도를 연속적으로 측정하기 위한 우수한 신뢰성을 갖는 센서와 시스템 기술이 필요한데, 아직 연구개발의 초기 단계에 있다.
우리 대학 박인규 교수와 오용석 연구교수 연구팀은 이러한 문제의 해결을 위해 무선, 배터리-프리 압력 센서 시스템을 개발해, 피부 계면에서 압력과 온도의 연속적인 모니터링을 구현하고 욕창 위험군 환자에 대해서 시스템의 유효성과 안정성을 평가했다. 이번 연구에서 개발된 무선, 배터리-프리 압력센서는 금속과 중합체로 구성된 멤브레인 (membrane) 필름의 처짐에 따른 저항 증가를 이용해 압력을 측정하는 방식으로, 욕창 발생과 관련된 요구되는 압력 범위(~10 킬로파스칼(kPa))에서 적절한 민감도, 높은 선형성(linearity), 작은 이력현상(hysteresis)과 드리프트(drift), 우수한 출력의 안정성을 보였으며 피부에 부착된 압력센서의 정확성을 높이기 위해 굽힘, 전단 등에 반응하지 않도록 설계됐다. (그림 1) 또한, 온도센서는 피부 온도 변화에 따른 저항방식의 압력 센서 출력을 보정하고 욕창 발달의 가속화와 관련된 피부 온도 변화의 연속적 측정이 가능하게 했다.
사각형의 송신기 코일 안테나에 의해 형성된 자기장은 피부에 부착된 무선 플랫폼의 원형 수신기 코일 안테나를 통해 유도전류를 발생시켜 근거리 무선통신(NFC, near-field communication)을 가능하게 한다. 또한, 무선 플랫폼의 압력 및 온도센서는 원형 코일 외부에서 늘어나는 기능을 가진 서펜타인(serpentine) 구조로 연결돼 있어 다양한 기계적 변형(굽힘, 늘어남, 휘어짐)에 대해서도 안정적인 센서 출력을 보이며 동시에 환자의 움직임이나 체위 변경 하에서도 충분한 전력 공급과 데이터 통신이 가능하다. (그림 2)
공동연구팀은 환자의 전신을 커버하기 위해 침대 매트리스 아래에 두 개의 송신기 코일 안테나, 침구 옆에 리더기(reader)와 멀티플랙서(multiplexer)를 배치해 환자의 피부에 부착된 무선 센서 플랫폼으로 안정적으로 전력 전송과 데이터 통신이 가능한 시스템을 개발하고, 송신기 코일 안테나 로부터 발생하는 자기장 분포, 방향, 세기 등을 시뮬레이션을 통해 검증했다. (그림 3) 뿐만 아니라, 반신마비 환자, 전신마비 환자 등의 욕창 위험군 환자들에 대한 무선, 배터리-프리 센서 시스템에 대한 유효성과 안정성 평가를 통해서 욕창 발생 주요 부위에서의 장시간 압력, 온도의 연속적인 모니터링과 체위 변경에 대한 압력의 정량적 측정을 검증했다. (그림 4)
이번 연구의 교신저자 박인규 교수는 “침대에 누워있는 환자의 주요한 피부 계면에서 압력과 온도의 연속적 측정이 가능한 무선, 배터리-프리 센서 시스템 기술이 세계 최초로 개발됐으며, 이를 통해 욕창 위험군 환자들에 대한 욕창의 조기진단과 예방을 획기적으로 향상시킬 수 있는 계기가 될 것으로 기대한다”고 밝혔다.
이번 연구는 제1 저자 오용석 연구교수 (우리 대학 기계공학과 & 미국 노스웨스턴 대학 바이오통합 전자센터) 주도하에 김재환 박사과정(미국 일리노이 대학교 어바나 샴페인 전자컴퓨터공학부), 자오치엔 지에(Zhaoqian Xie) 교수(중국 대련대학교 기계공학부)와 함께 진행됐으며, 박인규 교수, 용강 황(Yonggang Hwang) 교수(노스웨스턴 대학 기계공학부), 존 로저스(John A. Rogers) 교수 (노스웨스턴 대학 바이오통합 전자센터)가 교신저자로 참여했다. 또한, 임상 연구는 이병주 교수(부산대학교병원 재활의학과), 이제상 과장(김해한솔재활요양병원), 민원기 실장 (김해한솔재활요양병원)의 도움으로 진행됐다.
한편 이번 연구는 과학기술정보통신부의 재원으로 한국연구재단의 창의도전연구 기반지원사업과 중견연구사업의 지원을 받아 수행됐으며 연구 결과는 재료과학 및 융합연구 분야 최상위 학술지 중 하나인 ‘네이처 커뮤니케이션스(Nature Communications, 2020 impact factor 14.919)’ 저널의 2021년 8월 24일자 온라인 판에 게재됐다.
2021.09.30
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GSI, 〈디지털 빅뱅, 메타버스 기술〉 온라인 국제포럼 개최
우리 대학이 '디지털 빅뱅, 메타버스 기술'을 주제로 8일(수) 오전 9시부터 'GSI-2021 국제포럼'을 온라인으로 개최한다. 메타버스는 인공지능(AI)·가상현실(VR)·증강현실(AR)·3차원(3D) 등 최첨단 기술이 집결된 3차원 가상세계로 비대면 사회가 직면한 문제의 혁신적인 대안으로 떠오르고 있다. KAIST 글로벌전략연구소(소장 손훈, Global Strategy Institute, 이하 GSI)는 메타버스 기술 혁신과 활용에 대한 국제 사회의 동향을 탐색하기 위해 이번 포럼을 개최한다. 또한, 관련 기술이 교육 분야를 포함한 미래 사회 전반에 미칠 영향력에 관해 심도 있는 논의의 장을 마련할 예정이다.
메타버스 플랫폼과 증강현실(AR)·가상현실(VR) 등의 실감형 기술을 다루는 자리인 만큼 이번 포럼에는 특수 제작된 가상의 무대가 도입된다. GSI 관계자는 "가상의 무대에서 3D 기술 등을 활용해 국제 포럼을 연출한 선구적 사례가 될 것ˮ이라고 전했다.
이광형 KAIST 총장은 환영사를 통해 "인간의 상호작용·창의성·협동 정신을 촉진하고 다양한 기술적 경험을 가능하게 만들어줄 메타버스의 발전과 혁신 방안을 국제적인 관점에서 논의하는 자리가 될 것ˮ이라고 개최 배경을 전달할 예정이다.
또한, 축사를 전할 임혜숙 과학기술정보통신부 장관은 메타버스 기반의 산업 육성을 위한 민관협력, R&D투자, 인력양성, 규제개선 등 정부의 노력에 대해 소개한다. 이와 함께, 메타버스 생태계의 활성화와 장기적인 가치창출에 대한 국제적 논의의 필요성도 당부할 계획이다.
메타버스 기술의 활용 효과를 극대화하고 이로 인해 변화될 미래 사회를 선제적으로 대비하기 위한 논의의 장에는 전문성과 통찰력을 갖춘 세계 각국의 전문가들이 연사로 나선다.
KT 엔터프라이즈 사업과 메타버스 원팀을 담당하는 배기동 상무는 메타버스의 시장 동향·KT 확장현실(XR) 기술 레퍼런스·시사점 등을 통해 메타버스 생태계 구축과 활성화를 위한 전략을 소개할 예정이다. 특히, 세계 최초로 5G 네트워크를 활용해 한국-미국 대륙 간 홀로그램을 시연한 경험을 바탕으로 물리적인 제약을 실감형 기술로 극복한 사례를 공유한다.
미국 증강현실(AR) 솔루션 기업인 스페이셜(Spatial)의 공동창업자이자 최고제품책임자(CPO)인 이진하 대표는 증강현실 기술로 구현한 원격 협업 오피스를 소개한다. 재택근무가 새로운 일상이 된 포스트 코로나 시대에 대면 협업 활동의 대안으로 활용할 수 있는 기술이다. 또한, 공간과 거리의 제약이 없어지는 미래 일터의 변화가 우리의 가치관과 창의성 등에 미치는 영향에 대해 논한다.
이어, 프랭크 스타니크(Frank Steinicke) 독일 함부르크 대학 교수는 ①지능형 가상에이전트, ②혼합현실, ③사물로봇인터넷의 결합을 기반으로 한 차세대 실감형 기술의 이상적 모습을 제시하고 이로 인해 변화될 메타버스 기술의 미래상을 공유한다.
마르코 템페스트(Marco Tempest) MIT미디어랩 디렉터 펠로우도 기조연설자로 참여한다. 몰입형 기술이 미디어·마케팅·엔터테인먼트 분야에서 보여줄 수 있는 확장성에 대해 논의하고 지식은 물론 경험과 감성까지도 공유할 수 있는 실감형 기술의 발전 방향성에 대해 제시한다.'미래교육을 위한 메타버스 기술의 활용'을 주제로 진행될 초청 연설 순서에서는 김범주 유니티 코리아 본부장을 비롯해 우운택 KAIST 문화기술대학원장, 조셉 페라로(Joseph Ferraro) 랩스터 부사장, 유씨 카얄라(Jussi Kajala) 3D Bear CEO가 연사로 참여한다.
또한, 국내·외에서 활동하는 약 50여 명의 메타버스 관련 기술자·과학자·교육자 등이 온라인 패널로 참여해 메타버스와 실감형 기술의 교육적 활용과 미래 전망에 관해 연사들과 질의응답을 나누고 토론을 벌일 예정이다.이번 포럼을 총괄한 손훈 GSI 소장은 "다양한 방식의 비대면 사회가 등장할 미래에는 메타버스 기술을 필두로 한 혁신적 과학기술의 수요가 증가할 것이다ˮ라고 설명했다. 이어, 손 소장은 "기술의 수요를 새로운 기회로 전환하는 과정에서 KAIST는 국제 사회의 협력을 바탕으로 이를 위한 기술 생태계를 구축하는 일에 앞장설 것ˮ이라고 포럼의 개최 의미를 설명했다.GSI가 지난해 세 차례 개최한 포럼에 이어 네 번째로 여는 ʻGSI 2021 국제포럼ʼ은 유튜브 'KAIST 채널'을 통해 한국 시간으로 8일(수) 오전 9시부터 전 세계에 실시간 중계되며, 동시통역이 제공된다. 비대면 시대의 혁신적 대안이 될 메타버스와 실감형 기술의 미래 전략에 관심 있는 사람이라면 누구나 무료로 시청할 수 있다.
2021.09.01
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양자 기체의 스핀 상관된 제트 현상 관측 및 규명
우리 대학 물리학과 최재윤 교수 연구팀이 ‘극저온 중성원자로 구성된 보즈-아인슈타인 응집체를 이용해 스핀 상관된 물질파 방출’에 성공했다. 물리학과 김경태 박사가 제 1저자로 참여한 이번 연구는 물리학 분야 권위지인 ‘피지컬 리뷰 레터스(Physical Review Letters)’에 지난 7월 22일에 게재됐다.
극저온 중성 원자로 구현된 보즈 아인슈타인 응집체 (Bose-Einstein condensate, BEC)는 수만 개 이상의 원자들이 하나의 파동함수로 기술되는 양자 상태로, 중성 원자가 갖는 스핀 자유도를 활용하면 진공 압축 (squeezed vacuum state)상태를 구현 할 수 있으며, 이를 활용하여 다양한 양자 정보 연구를 수행할 수 있다. 양자 얽힘 상태 생성의 미시적인 과정은 두개의 스핀0인 원자가 충돌 이후 스핀1과 스핀-1로 변환되는 것으로, 생성된 스핀 쌍은 (+1,-1)와 (-1,+1)의 중첩 상태인 양자 얽힘 상태가 된다. 이러한 스핀 충돌 과정을 스핀 쌍 생성 충돌이라 하며, 이는 한 광자가 절반의 에너지를 가지 두개의 얽힌 광자로 나누어지는 과정과 매우 유사함이 알려져 있다.
현재까지 BEC에서 수행한 대부분의 양자 정보 연구는 루비둠-87 원자를 사용하였는데, 이 경우 스핀 쌍 생성률이 낮고, 생성된 양자 얽힘 상태의 원자들이 특정 위치에만 고정될 수밖에 없는 한계점이 있다. 따라서 양자 정보 처리를 목적으로 하는 비국소적 측정이나 조종을 위해서는 원자 앙상블을 나누는 과정 등이 필요하며, 이 과정에서 생성되는 추가적인 잡음을 제거하는 방법은 아직까지 보고된 바가 없다.
최재윤 교수 연구팀은 리튬-7 원자의 스피너 응집체를 이용하여 높은 운동에너지를 갖는 스핀 쌍들이 생성 이후 유도 증폭되는 것을 관측하였으며, 또한 이러한 스핀 쌍들이 서로 결맞는 상태임을 보고하여 선행 연구의 제한점을 극복하는 새로운 방향을 제시하였다.
리튬-7원자의 경우 강한 스핀 상호작용 에너지를 가짐이 오래전부터 알려져 있었으나, 양자 기체 생성의 어려움으로 인해 그동안 실험적으로 구현되지 못하였다 [이 시스템을 보유한 연구단은 아직까지 최재윤 교수 연구팀이 유일하다, Physical Review Research 2, 033471 (2020)]. 연구팀은 이차원 평면에 물질파 방출을 위해 BEC를 이차원 포텐셜에 가두었으며, 스핀0 상태의 응집체에서의 스핀 쌍을 생성 유도하였다. 생성된 스핀 쌍은 BEC를 지나며 증폭되어 충분히 많은 원자들이 포텐셜 외부로 분출되는 것을 관측했다.
아래 그림은 해당 실험의 각 스핀 성분 사진으로, 좌우의 스핀+1,-1의 중심을 기준으로 반대편에 반대 스핀 성분을 가진 원자들을 찾기 쉽다는 것을 알 수 있다. 충돌과정에서 각운동량 보존(스핀)과 선형 운동량 보존(무게중심)이 동시에 보존되어야 하기 때문에, 서로 반대 방향으로 뻗어 나가는 원자들은 필연적으로 강한 스핀 상관관계를 가지게 된다.
이번 연구에서 주목할 점은 스핀 상태의 측정 방향에 따른 상관 함수 분석을 통해, 방출된 물질파가 확장된 벨 상태의 특징적인 스핀 상관관계를 가진다는 것을 확인할 수 있었다는 점이다.
이 현상을 이용하면 비고전적 원자 앙상블의 생성과 동시에 분리가 가능해, 공간적으로 멀리 떨어진 거시적 양자 얽힘 상태를 효율적으로 생성할 수 있을 것으로 전망한다.
해당 연구는 최순원 교수(Berkeley/MIT)와의 협력 연구를 통해 진행됐으며, 삼성 미래 기술 육성 재단 및 한국연구재단 양자 컴퓨팅 기술개발 사업의 지원을 받아 수행됐다.
2021.09.01
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이상수 교수팀, 세계 양대 디자인 어워드 석권
우리 대학 이상수 산업디자인학과 교수가 이끄는 디자인팀이 ʻ레드닷 디자인 어워드(Red Dot Design Award) 2021ʼ의 브랜드&커뮤니케이션 부문에서 2개의 본상(Winner)을 수상했다.
레드닷 디자인 어워드는 iF 디자인어워드와 함께 세계 최고 권위의 디자인상으로 꼽히며, 지난 4월에 제품 디자인 수상작을 발표한 데 이어 최근 브랜드&커뮤니케이션 부문 입상작을 발표했다. 이 교수 연구팀의 첫 번째 수상작인 ʻ얼라인(ALINE)'은 새로운 개념의 투자를 돕는 모바일 애플리케이션 솔루션이다. 최근 화두로 떠오르고 있는 사회적 책임 투자(ESG)를 기반으로 기존의 수익률 중심의 투자 방식에서 벗어나 사용자의 가치관을 반영해 소비를 유도하는 서비스다. 서비스 개발 및 디자인에 정은희, 남서우, 박수연, 황영주, 에드윈 트루먼(Edwin Truman), 이선옥, 최다솜 학생이 참여했고, NH투자증권과의 산학협력을 통해 진행됐다. 두 번째 수상작 ʻ블로우이언시(Blow-yancy)'는 스쿠버 다이빙 연습을 돕는 가상현실(VR) 솔루션이다. 바다에 들어가지 않고도 중성 부력 등 다이빙의 전 과정을 훈련할 수 있는 VR마스크·호흡센서·컨트롤러의 구성으로 디자인됐다. 중성 부력이란 깊은 물속에서 중력과 부력이 동일하게 작용해 뜨지도 가라앉지도 않는 상태다. 부력 조절에 익숙하지 않은 초심자가 바다에서 다이빙 연습할 경우 심리적인 두려움을 갖게 되는 것은 물론, 실수로 바닷속의 산호를 건드려 훼손하는 경우가 많다는 점에서 아이디어를 얻었다. 디자인 및 개발에 배수정 학생이 참여했다. 이상수 교수팀은 지난 4월 iF디자인 어워드에서 8개의 상을 받은데 이어 이번 레드닷 어워드에서 2개의 상을 받아 올 한해에만 총 10개의 디자인 상을 휩쓸었다. 대학 연구실에서 구성된 디자인팀이 일반 기업 경쟁 부문에 참가해 10개의 수상 실적을 올린 것은 국제적으로도 극히 드문 쾌거다. 또한, ʻ얼라인(ALINE)ʼ은 iF디자인어워드에서 최고상인 금상을 수상한데 이어 이번 레드닷 디자인 어워드의 본상 수상작으로 선정되어 양대 디자인 어워드를 모두 석권하게 되었다. 수상을 이끈 이상수 교수는 "세계적 권위의 디자인 어워드에서 수상을 이어가게 되어 기쁘다ˮ라며, "앞으로도 UX디자인분야 최고의 기관으로서의 글로벌 리더십을 이어갈 수 있도록 노력하겠다ˮ라고 소감을 밝혔다.
2021.08.20
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하이드로젤 기반 유연성 뇌-기계 인터페이스 개발
우리 대학 바이오및뇌공학과 박성준 교수 연구팀이 메사추세츠 공과대학(MIT) 폴리나 아니키바(Polina Anikeeva) 교수, 쏸허 자오(Xuanhe Zhao) 교수, 육현우 박사 공동 연구팀과 함께 *하이드로젤 기반의 유연성 뇌-기계 인터페이스를 개발하는 데 성공했다고 21일 밝혔다.
☞ 하이드로젤: 물과 젤리가 합쳐진 합성어이며 주로 필러, 보톡스, 화장품에 쓰이는 반고체 상태의 물질이다. 인공적인 인체 조직을 만드는 원료로 적합해 의학적으로도 널리 쓰인다.
이번 연구 결과는 국제 학술지 `네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)'에 2021년 6월 8일 字로 출판됐다. (논문명: Adaptive and multifunctional hydrogel hybrid probes for long-term sensing and modulation of neural activity)
뇌 구조를 연구하거나 뇌 신경 질환의 메커니즘을 파악, 치료하기 위해서는, 실시간으로 뇌를 자극하고 신호를 측정할 수 있는 인터페이스의 개발이 필수적이다. 그러나 기존의 신경 인터페이스는 기계적, 화학적 특성이 뇌 조직과 너무 달라서 일어나는 이물 반응(foreign body response) 때문에, 주변에 절연세포층이 형성돼 그 수명이 매우 짧아진다는 문제점을 가지고 있었다.
연구팀은 해당 문제의 해결을 위해, 직접 제작한 다기능성 파이버 다발을 하이드로젤 몸체에 넣는 방법을 이용해 `뇌 모사형 신경 인터페이스'를 제작했다. 해당 장치는 빛으로 특정 신경세포종만을 자극할 수 있는 광유전학 기술을 적용하기 위한 광섬유뿐만 아니라, 뇌에서 신호를 읽을 수 있는 전극 다발, 약물을 뇌 속으로 전달할 수 있는 미세 유체 채널을 모두 보유하고 있다.
해당 인터페이스는 하이드로젤 몸체를 건조시킨 상태에서는 단단한 성질이 고분자와 유사해 몸체에 삽입하기가 쉽다. 하지만 몸에 들어가면 체내의 수분을 빠르게 흡수해. 부드럽고 수분이 풍부한 주변 조직과 유사한 상태가 되므로 이물 반응을 최소화할 수 있다.
연구팀은 이러한 특성을 가진 장치를 동물 모델에 직접 적용해, 기존의 기록을 훨씬 뛰어넘는 삽입 후 6개월까지도 뇌 신호를 측정할 수 있음을 보였다. 또한 자유롭게 움직이는 쥐를 대상으로 초장기간 광유전학 실험, 행동 실험 등이 가능하며, 이물 반응에 의한 아교세포 및 면역세포의 발현이 기존 장치보다 현저히 줄어듦을 증명했다.
박성준 교수는 "이번 연구는 최초로 하이드로젤을 다기능 신경 인터페이스의 구성물질로 사용해 그 수명을 대폭 상승시켰다는 데에 의의가 있으며, 해당 연구를 통해 향후 알츠하이머병, 파킨슨병 등 초장기간 관찰이 필요한 뇌 신경 질환 연구가 더욱 발전할 수 있을 것으로 기대된다ˮ 라고 말했다.
한편 이번 연구는 한국연구재단 신진연구사업, 범부처의료기기개발 사업, 나노소재원천기술개발사업, 차세대 지능형 반도체 개발사업, KK-JRC 스마트 프로젝트, 카이스트 글로벌 이니셔티브 프로그램, 포스트 인공지능(Post-AI) 프로젝트 사업의 지원을 받아 수행됐다.
2021.06.21
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KAIST 기반 대전-세종 첨단산업생태계 조성 심포지엄 개최
우리 대학이 21일 대전 본원 제1 회의실에서 ʻKAIST 기반 대전-세종 첨단산업생태계 조성 심포지엄ʼ을 개최했다. 이광재 더불어민주당 K-뉴딜 총괄본부장과 공동으로 개최한 이번 심포지엄은 대전-세종 일대를 한국판 실리콘밸리로 조성하겠다는 의지를 담아 마련됐다.
이광형 총장과 이광재 의원은 지난 3월 국회 의원회관에서 조승래(대전 유성구갑)·강준현(세종특별자치시을) 더불어민주당 의원이 배석한 가운데 대전과 세종의 상생 발전 방안에 관해 의견을 나눈 바 있다.
이날 심포지엄에서는 지난 3월 진행된 간담회의 내용을 발전시켜 우리 대학의 우수한 인재 양성 및 기업지원 프로그램을 바탕으로 대전과 세종을 잇는 첨단산업생태계를 조성하는 방안을 논의했다.이번 심포지엄을 공동 주최한 이광재 의원은 "과학수도 대전과 행정수도 세종을 연결하는 한국형 실리콘밸리를 만들자"며 "KAIST가 그 핵심엔진이 되어야 한다"고 강조했다. 또한, 이 의원은 기조발제를 통해 KAIST 연계 연구중심병원 설립 통한 `의사과학자' 양성 필요성, 창업+교육+돌봄+건강+문화 기능이 결합된 주거공급 위한 캠퍼스 고밀개발(高密開發) 등을 제안하겠다고 밝혔다.이어, 이상엽 연구부총장이 K-NEST* 프로젝트를 발제했다.(☞NEST*: New strategy for Ecosystem engineering for Startup and Technology transfer를 의미)
우리 대학이 대덕특구 50주년 재창조 사업에 핵심 동력을 제공하고, 스타트업파크 및 대전-세종 랜드마크 공간을 조성하는 지역 협력과 AI, 에너지, 바이오, ESG, 소재·부품·장비 등 분야 초격차를 통한 혁신 성장을 바탕으로 대전-세종을 잇는 첨단산업 혁신성장 생태계를 만들겠다는 구상이다.
일명, 혁신 둥지 전략이라고 이름 붙인 이 프로젝트는 ▴대규모 지역 벤처펀드 조성 ▴국내·외 우수 벤처 투자자에게 창업 투자와 혁신 생태계 구축에 관한 권한 및 책임 부여 ▴창업+주거+교육+문화가 단일 공간에서 어우러지는 새로운 스타트업 문화 정착 등을 주요 실행 방안으로 삼았다.또한, 이 부총장은 의학·공학·과학의 융합 교육을 추구하는 과학기술 의과학 전문대학원 설립 방안도 소개했다. 의학, 임상의학, 임상실습, 융합의·공학 교육 및 4년 간의 박사과정을 모두 거친 MD-Ph.D를 완성하는 과기의전원으로 K-NEST 프로젝트의 바이오-메디컬 전략이다.
융합과학자이자 의사이며 혁신 창업가의 역할을 수행할 인재를 양성하고, 대전ㆍ세종 등 지역병원과의 협력 체계를 구축하여 정밀 의학 AI 연구·개인 맞춤형 신약·첨단 치료 기기 등 글로벌 의료시장 창출형 R&BD로 새로운 시장을 개척하는 목표를 제시했다.
세 번째 발표자인 조상호 세종시 경제 부시장은 ʻ글로벌 시장에서 경쟁하는 스마트 행정수도ʼ를 주제로 시의 혁신 인프라와 7대 전략 사업을 소개했다. 또한, 교육부 지자체-대학 협력 기반 지역 혁신 산업 및 리서치 트라이앵글 파크 등의 적용 사례 등을 설명했다. 이어, 김명수 대전시 과학부시장은 ʻ대전, 기술창업 허브도시를 만들다ʼ라는 주제로 대전 스타트업 파크·기술창업 거점 D-브릿지(Bridge)·5대 권역 스타트업 타운·대전형 뉴딜 펀드·대전 팁스타운·맞춤형 대전드림타운 등 현재 주력하고 있는 중점 사업들의 추진 현황을 공유했다. 이와 함께, 글로벌 바이오헬스 국가 혁신 비전을 대전에서 완성하는 ʻK-바이오 랩허브ʼ 사업을 제안했다. 대전시는 전국에서 유일한 바이오메디컬 규제 자유 특구이자 45개 연구 기관 및 295개 연구소 기업을 가진 국내 최대의 바이오 원천기술 공급지다.
김 부시장은 바이오 혁신 생태계 구축에 필요한 세계적인 연구개발 인프라를 보유한 최적의 도시가 대전이라는 점을 강조하며 K-이노베이션에서 글로벌 이노베이션으로 도약하는 출발지가 될 것이라고 자신했다.마지막 발표자인 나용길 세종 충남대 병원장은 ʻ중부권 병원 바이오헬스케어 산업화 기반 대전-세종 첨단산업생태계 조성 협력방안ʼ을 설명했다. 산·학·연·병이 클러스터를 이뤄 바이오 헬스케어 산업을 육성하는 ʻ중부권 광역 바이오 헬스케어 클러스터ʼ에 관한 구상을 소개하고 바이오 헬스케어 사이언스 파크(Bio-Healthcare Science Park) 조성안을 향후 과제로 제시했다.
▴4차 산업혁명 핵심기술 기반 의약품·의료기기 공동 연구개발 ▴수요자 중심의 창의적 융합연구(병원 중심의 R&D 확대) ▴병원 내 지식재산창출 및 창업 활성화 및 제3의 수익창출 효과 등이 헬스케어 사이언스 파크의 지향점이다.
우리 대학을 기반으로 대전과 세종을 잇는 첨단 창업생태계가 조성될 경우 신산업 및 일자리 창출을 통해 지역과 국가의 경제 성장을 견인하는 동력을 마련할 수 있을 것으로 기대된다.
이광형 총장은 "KAIST가 지방자치와 연계하여 기술 가치를 창출하고 지역 발전에 적극 앞장서겠다ˮ라고 강조하며, "개방형 협력의 구심점으로서 지자체 및 국회와 적극 협력하여 기술 창업과 국가 산업 성장을 선도하겠다ˮ라고 밝혔다.한편, 이날 심포지엄에는 ·조승래(대전 유성구갑) 의원과 허태정 대전시장·이춘희 세종시장이 참석해 축사하고 지역 상생 방안을 함께 논의했다.
2021.05.24
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유전자 가위를 이용한 새로운 유전자 돌연변이 검출 기술 개발
우리 대학 생명화학공학과 박현규 교수 연구팀이 유전자 가위로 불리는 *크리스퍼(CRISPR-Cas9) 시스템에 의해서 구동되는 *EXPAR 반응을 이용해 유전자 돌연변이를 검출하는 신기술을 개발했다고 11일 밝혔다.
☞ 크리스퍼 (CRISPR-Cas9): 유전자 편집 기술로 DNA를 가위로 자르듯이 특정 부위를 자를 수 있으며, 가이드 RNA(guideRNA)와 Cas9 단백질로 구성된다. 안내자 역할을 하는 guideRNA가 특정 유전자의 위치를 찾아가는 역할을 하고, Cas9 단백질이 유전자를 잘라내는 가위 역할을 한다.
☞ EXPAR: 엑스파(Exponential amplification reaction, EXPAR) 기술은 약 30분의 짧은 반응 시간 내 최대 1억(108)배의 표적 핵산 증폭 효율을 구현함으로써, 높은 활용 가능성을 보유한 기술이다. 구체적으로, EXPAR 기술은 절단 효소 인식 염기서열(템플릿의 중심)과 표적 핵산 상보 염기서열(템플릿의 양 말단)이 수식된 템플릿과 표적 핵산의 혼성화 반응 후, 절단 효소와 DNA 중합 효소의 작용으로 인해 이중가닥 DNA 산물이 지수함수적으로 증폭되는 기술이다.
우리 대학 생명화학공학과 송자연, 김수현 박사가 공동 제1 저자로 참여한 이번 연구는 영국왕립화학회가 발행하는 국제학술지 `나노스케일 (Nanoscale)'에 2021년도 15호 표지(Back cover) 논문으로 지난달 14일 선정됐다. (논문명: A novel method to detect mutation in DNA by utilizing exponential amplification reaction triggered by the CRISPR-Cas9 system)
일반적으로 유전자 돌연변이를 검출하기 위해 중합 효소 연쇄 반응(PCR)을 이용한다. 하지만, 현재까지 개발된 유전자 돌연변이 검출기술들은 낮은 특이도, 낮은 검출 성능, 복잡한 검출 방법, 긴 검출 시간 등의 단점들을 지니고 있다.
연구팀은 이러한 현행 기술의 한계를 극복하기 위해서, 크리스퍼 (CRISPR-Cas9) 시스템을 활용해 검출 특이도를 높이고 EXPAR 등온 증폭 반응을 통해 검출 민감도를 크게 향상시켜서 표적 유전자 돌연변이를 고감도로(검출 한계: 437 aM (아토몰라, Attomolar)) 30분 이내에 검출하는 데 성공했다. 이는 기존 기술 대비 증폭효율 약 10만 배 증가, 검출 시간 약 50% 감소에 해당하는 수치다.
연구팀은 2개의 Cas9/sgRNA 복합체로 구성된 크리스퍼(CRISPR-Cas9) 시스템으로 유전자 돌연변이의 양 끝단을 절단했다. 절단된 짧은 이중 나선 유전자 돌연변이가 EXPAR 반응을 구동시키고 EXPAR 반응 생성물을 통해서 형광 신호가 발생하도록 설계함으로써 표적 유전자 돌연변이를 고감도로 매우 정확하게 검출했다.
연구팀은 이 기술을 통해서, 염색체 DNA 내 HER2와 EGFR 유전자 돌연변이를 성공적으로 검출할 수 있었다. 이러한 유전자 돌연변이는 유방암 및 폐암의 발생에 관여할 뿐만 아니라 특정 치료 약제에 대한 반응을 예측하기 위해서 대표적으로 활용되는 중요한 바이오 마커다.
박현규 교수는 "이번 기술은 CRISPR-Cas9 시스템에 크리스퍼 (CRISPR-Cas9) 시스템에 의해서 구동되는 EXPAR 반응을 이용하여 암 등 다양한 질병에 관여되는 유전자 돌연변이를 고감도로 검출함으로써, 다양한 질병을 조기 진단하고 환자 맞춤형 치료를 구현하는 데 크게 활용될 수 있다ˮ라고 이번 연구의 의의를 설명했다.
한편 이번 연구는 한국연구재단의 지원을 받아 중견연구자지원사업과 글로벌 프런티어지원사업의 일환으로 수행됐다.
2021.05.11
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