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이상엽 교수, 가상세포 방법론 개발
- 미국 국립과학원회보 게재, "가상세포 시스템 활용 대사특성 예측 기술 개발" -
우리학교 이상엽 교수 연구팀이 생명체의 세포를 체계적으로 분석하여 세포 전체의 대사적 특성을 정확하게 예측할 수 있는 "가상세포 방법론"을 개발했다.
이 연구는 교육과학기술부 "미래기반기술사업(시스템생물학 연구개발)의 지원을 받아 수행되었으며, 연구결과는 세계적 저명 학술지인 「미국 국립과학원 회보 (PNAS)」誌" 8월 2일자 온라인판에 게재되었다.
환경문제와 질병에 대한 관심도가 나날이 높아짐에 따라 의학적인 용도 및 일상생활에 널리 쓰이는 화학물질이나 바이오연료 등을 바이오기반으로 생산하는 것이 더욱 중요해 지고 있다. 이러한 유용한 물질들은 상당수 미생물을 사용하여 개발하는데, 이를 위해 미생물의 체계적인 분석과 개량 연구가 필요하다. 이에, 전체적인 관점에서 복잡한 생명체의 대사를 체계적으로 파악할 수 있는 방법의 개발이 요구되어 왔다.
가상세포는 컴퓨터시스템으로 실제세포를 모사하여 연구하고자하는 생명체의 세포를 체계적으로 분석하는 중요한 도구이다.
이상엽교수 연구팀은 생명체의 정확한 모사를 위한 가상세포 시스템을 개발하였다. 이를 이용하여 얻어진 가상세포 예측 결과들은 실제 세포 실험으로 측정된 결과와 비교하여 정확도가 획기적으로 개선되었다. 이로써 보다 정확한 가상세포 예측이 가능하여 실제 생명체의 분석연구에서 시간과 비용을 큰 폭으로 줄일 수 있게 되었다.
이번 가상세포 방법론의 개발은 국내뿐 아니라 세계생명공학 분야에서 새로운 패러다임을 제공하여, 생명체의 분석과 개량연구에 소모되는 시간과 비용을 절감할 수 있게 되었으며, 또한 이번에 개발한 방법론은 게놈 염기서열이 분석된 모든 생명체에 적용이 가능하기 때문에 다양한 산업적, 의학적 응용을 위한 미생물 개발에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
2010.08.04
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전산학과 한동수 교수팀 무선 데이터 전송시스템 이용한 실내 스마트폰 위치 인식기술 개발
- Google 앱스토어를 통해서 전 세계 스마트폰 사용자에게 프로그램 배포 예정
- Wi-Fi 신호기반 스마트폰 위치 인식기술 개발
구글 안드로이드 폰, 애플 아이폰과 같은 Wi-Fi(무선 데이터 전송 시스템)기능을 갖춘 스마트폰에 탑재돼 활용될 수 있는 새로운 Wi-Fi 신호기반 실내 위치 인식기술을 우리대학 전산학과 한동수 교수 연구팀이 최근 개발했다.
이 기술은 스마트폰 사용자의 참여 방식을 통해 무선랜(Wireless LAN)의 신호강도, 중계기(AP) 고유번호 등을 담은 Wi-Fi 위치지문과 장소정보를 제공해 만들어진 오픈 라디오 맵(Wi-Fi Open Radio Map)을 바탕으로 위치를 인식하는 독특한 방식이다.
이 기술을 적용한 위치인식 프로그램은 이 MAP을 이용해 휴대기기의 위치를 판단해 정보를 사용자에게 제공한다. 이번 연구기술은 국내,외 특허가 출원중이다.
한 교수팀은 KAIST 내부 건물과 주변 건물을 대상으로 오픈 라디오 맵(Wi-Fi Open Radio Map)을 구축하고 몇몇 위치기반 응용서비스를 만들어 베타 테스트를 진행하고 있다.
2010년 상반기 중으로 구글과 애플 앱스토어를 통해 전세계 스마트폰 사용자에게 개발된 프로그램을 공개하고 배포할 예정이다.
국내에는 Wi-Fi 신호를 중계하는 중계기(Access Point, AP)가 200만기 이상 설치되어 있고, 최근 KT, SKT에서 스마트폰이 경쟁적으로 출시되면서 개발된 기술이 점차 확산, 보급될 것으로 예상된다.
이번에 개발된 위치 인식 기술은 GPS 신호가 도달하지 않는 실내에서 별도의 기기를 설치하지 않고 Wi-Fi 신호 정보만을 사용하여 룸 단위로 스마트 폰의 위치 정보를 인식하는 기술로서 다양한 실내 위치 기반 서비스 개발에 광범위하게 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
스마트폰을 사용한 실내 네비게이션 서비스, 위치 기반 SNS(Social Networking Service) 서비스, 위치 기반 노트 서비스, 위치 기반 명함 교환 서비스, 근무 위치 모니터링 서비스, 장소 기반 할인 카드 정보 제공 서비스, 장소 기반 휴대 기기 동작 자동 제어와 같은 서비스가 실내에서의 위치 인식을 통해서 새롭게 제공할 수 있는 서비스들이다. 그 밖에도 수많은 서비스가 스마트 폰 상에서 위치 기반 정보에 기반하여 개발될 수 있을 것으로 기대된다.
이번에 개발된 Wi-Fi 신호를 이용한 실내 위치 인식 기술은 학술적으로도 그 가치가 인정돼 2010년 4월초 독일 만하임(Mannheim)에서 열리는 퍼베이시브 컴퓨팅(Pervasive Computing) 국제 학술 대회인 IEEE PerCom 2010에 데모와 함께 소개될 예정이다.
향후에는 SK, KT, 삼성 등과 같이 스마트폰을 제조하고 판매하는 국내 업체와 위치 기반 서비스 회사와 협력도 모색할 예정이다.
관련 사이트(기술소개 동영상): http://elekspot.appspot.com/
2010.02.08
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황성재학생 '올해의 IP상', 강동석학생 최우수상 수상
황성재 학생
우리대학 전산학과 석사과정에 재학중인 황성재 학생(지도교수 임창영)이 빠른 터치폰 문자 입력 방식을 개발해서 화제를 모으고 있다. 최근 황성재 학생은 터치 폰의 문자 입력을 빠르게 할 수 있는 발명으로 특허청이 주최한 ‘2009 대학 IP(Intellectual Property )오션 공모전’에서 최고상인 ‘올해의 IP상’ 수상자로 선정됐다. 또한 테마 공모 중 녹색성장 분야에서는 우리학교 신소재공학과 석사과정에 재학중인 강동석 학생(지도교수 전덕영)의 ‘새로운 조성의 적색 형광체와 백색 발광다이오드’ 발명이 가장 우수한 것으로 선정되었다.
특허청은 이공계 대학생(석박사 과정 포함)의 졸업작품이나 논문이 사장되는 것을 방지하고, 창의적 아이디어와 발명을 지식재산권으로 권리화 하기위해 개최한 이번 공모전에서 총 39개 팀과 한국기술교육대 등 3개의 우수 대학을 23일 선정하고 24일 11시 서울 강남 노보텔 앰배서더 샴페인홀에서 시상식을 가졌다.
이번 공모전은 녹색성장을 주제로 하여 ▲녹색발전 ▲녹색수송 ▲녹색 디스플레이 및 조명 ▲녹색도시의 4가지 테마부문과 자유부문으로 나눠 진행되었고 팀과 개인이 334개 기술에 대한 발명 아이디어를 출품했다. 특허청은 공모전의 우수 발명 아이디어에 대해서는 특허 출원경비뿐 아니라 사업화를 위한 컨설팅을 지원해 대학생의 발명 아이디어의 권리화와 사업화를 도울 예정이다.
올해의 IP상 수상자로 선정된 황성재씨가 한 발명은 ‘멀티터치 기반의 한글입력 장치와 그 방법’에 관한 것으로 터치폰을 이용하여 문자를 입력할 때 터치 수 및 드래그의 방향, 길이에 따라 한글을 빠르게 입력할 수 있다. 황씨는 “많이 사용되는 기존의 천지인이나 나랏글 입력 방식에 비해 글자당 입력키의 수(Key Stroke Per Character, KSPC)를 17~50%로 줄일 수 있어 효율적이며, 사용법이 쉬운 장점이 있다”고 밝혔다.
이 발명은 심사위원으로 부터 휴대폰, PDA, eBook, 내비게이션 등의 모바일 기기뿐 아니라 화이트 보드, TV, 화면에 손을 움직여 시스템을 작동시킬 수 있는 테이블 탑 인터페이스 등 非모바일 기기에도 적용 가능하여 그 활용성 측면에서도 높은 평가를 받았다.
또한 테마 공모 중 녹색성장 분야에서는 KAIST 강동석 씨(신소재공학부 석사, 27세)의 ‘새로운 조성의 적색 형광체와 백색 발광다이오드’ 발명이 가장 우수한 것으로 선정되었다. 이 발명은 산화물 형광체를 사용하여 높은 화학적 안정성을 지닐 뿐 아니라 4배 이상 향상된 발광 효과를 보여 에너지 절약에 크게 기여 할 것으로 보인다는 평가를 받았다.
특허청 김영민 산업재산정책국장은 “대학생과 대학원생의 아이디어, 졸업작품이나 논문이 졸업을 위한 수단으로만 사용되고 특허로 권리화되어 활용되지 못하는 경향이 있었다”며 “이번 공모전을 통해 이공계 대학생의 우수한 지재권 창출을 지원하겠다”고 밝혔다.
2009.12.24
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KAIST-성균관대 연구팀, 인구와 시설분포 사이의 존재 법칙 규명
- 공공시설과 이윤추구시설의 차이를 복잡계 이론으로 설명
- 무분별한 공공시설 설치는 50% 이상의 사회적 비용을 초래- 세계적 권위지인‘미국 국립과학원회보(PNAS)’8월 25일자에 게재
예전에는 시골영감이 도시 나들이에서 거리의 수많은 인파와 하늘 높은 줄 모르고 뻗어 있는 빌딩 숲에 놀랐다고 한다. 하지만 요즘은 골목마다 있는 별다방(스타벅스 커피전문점의 별칭)에 또 한 번 놀라게 된다.
불과 몇 년 전만해도 스타벅스는 매일 세계 각지에 평균 4.5개의 점포를 새로 열었고, 편의점 체인업체인 세븐일레븐도 하루 6개의 점포를 열었다고 한다.
새로운 점포를 열 때에는 유동인구, 교통량, 주변 상권 등을 감안해 가장 최적화된 위치에, 적절한 수의 점포를 배치해야 수익을 극대화할 수 있으며, 이런 분석을 생략하고 마구잡이식 점포 확장에 나섰다면 곧 점포를 급히 처분하기 위해 공인중개사 사무소를 들락거려야 할 지 모른다.
최근 성균관대 김범준(金範埈, 43세) 교수와 KAIST 정하웅(鄭夏雄, 41세) 교수 연구팀은 복잡계(Complex Systems) 과학 방법론을 이용하여 인구분포와 시설분포의 관계를 이론적으로 밝혀내고, 미시적 경제 원리를 이용한 행위자 기반 모형 분석법을 이용하여 이를 입증했다.
이 연구결과는 지난 25일 세계 최고의 과학기술 분야 권위지 중 하나인 ‘미국 국립과학원회보(Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA, 이하 PNAS)’에 발표됐다.
사람들이 많은 곳에 편의점이나 식당을 비롯하여 학교, 병원과 같은 시설이 몰리는 것은 당연하다. 하지만 연구팀의 KAIST 손승우 박사는 “종로 거리에 존재하는 커피전문점과 학교의 개수 차이가 그 시설이 수익을 쫓는 이윤추구시설인지, 아니면 공공시설인지에 따른 것은 아닐까 하는 의문에서 이번 연구를 시작하게 되었다”고 한다. 즉, 인구분포와 시설분포는 서로 밀접한 상관관계를 가지지만, 그 밀접함의 정도가 시설의 성격에 따라 다를 수 있다는 것이다.
연구팀이 미국 전역의 인구밀도와 각종 시설의 분포를 분석한 결과, 예상했던 것처럼 이윤추구시설은 인구가 많은 곳에 집중적으로 분포하는 것을 알 수 있었다. 하지만 공공시설은 인구가 적은 곳에도 골고루 분포하는 특성을 보였는데, 특히 경찰서나 소방서는 사람이 사는 곳이라면 언제 어디서건 공공 서비스를 제공할 만반의 태세를 갖추고 있었다고 한다.
연구팀의 고등과학원(KIAS) 엄재곤 박사는 “새로운 시설을 설치할 때 이윤추구시설은 ‘방문 고객수’를, 공공시설은 방문객들의 ‘이동 거리’를 중요한 요소로 삼을 것이라고 가정한 뒤 보다 세밀한 분석을 시작했다”고 한다.
연구팀은 최근 복잡계 과학 분야에 활발하게 응용되고 있는 ‘행위자 기반 분석 모형’을 이용하여 인구분포를 바탕으로 시설분포를 예측했는데, 실제 시설분포와 거의 일치하는 결과를 얻었다고 한다. 특히 시설분포와 인구분포의 관계를 축척 지수로 나타냈는데, 이 지수가 클수록 두 분포는 더욱 밀접한 상관관계를 가지게 된다. 연구팀이 계산한 이윤추구시설의 축척 지수는 1, 공공시설은 2/3이다. 축척 지수 1은 인구수가 2배가 될 때, 시설의 수가 2배가 되어야함을, 지수 2/3는 1.6배의 시설만이 필요하다는 점을 나타낸다.
축척 지수를 바탕으로 은행, 주차장, 시장, 보건소 등 다양한 시설들이 이윤추구시설인지, 혹은 공공시설인지 살펴본 결과, 흥미롭게도 공립학교는 공공시설이지만 사립학교는 이윤추구시설에 가까웠다. 또한 개인병원 역시 ‘방문 고객수’에 기반하여 이윤을 추구하고 있다는 사실도 밝혀냈다.
인구분포와 전혀 상관없는 시설의 경우 0의 축척 지수를 갖게 되는데, 다행스럽게도 우리나라 보건소의 경우 이 값이 0.09에 불과해, 보건소의 분포만으로 본다면 미국도 부러워 할 공공 의료 서비스 시설을 갖고 있다고 한다.
한편, "이동 거리‘를 중요하게 생각해야 하는 경찰서나 소방서와 같은 공공시설을 이윤추구시설처럼 분포시켜 측정해 본 결과, 이용자들이 평소보다 50% 이상의 거리를 더 가야 시설을 이용할 수 있었다. 연구팀은 공공시설을 정해진 원칙 없이 마구잡이식으로 배치했을 경우 50% 이상의 사회적 비용이 발생할 수 있다고 강조했다.
[자료그림] 미국 개인병원과 공립학교 밀도분포도: 실제 미국의 개인병원(A)과 공립학교(B)의 밀도분포를 나타낸다. 그림에서 (A)에서는 고도밀집지역이 확연히 드러나는 반면, (B)에서는 비교적 균일한 시설분포를 보이고 있다. 실제 미국 지도의 인구밀도분포를 바탕으로 2천여개의 이윤추구시설(C)과 공공시설(D)의 컴퓨터 시뮬레이션 결과 분포를 보여준다. 컴퓨터 시뮬레이션 결과에서도 공공시설의 분포가 이윤추구시설의 분포보다 균일함을 알 수 있다.
▶ 행위자 기반 모형: 상호작용하는 많은 행위자들로 이루어진 작은 가상세계이다. 여기서 크게 행위자, 행위자가 활동하고 상호작용 하는 시스템 공간, 시스템에 영향을 끼치는 외부환경 등의 세 가지 요소로 구성되며, 이들 요소를 설계하여 조립하는 방식으로 모형을 만든다. 이 때문에 행위자 기반 모형으로 복잡계를 탐구하는 방법을 생성적 접근법 또는 구성적 접근법이라고 한다.
2009.09.01
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시스템생물학기반의 천연물(한약) 연구위해 4개 기관 공동 MOU 체결
- 대구한의대, KAIST, 생명(연), 한의학(연) 4개 기관 힘모아 시스템생물학 및 한의학연구의 새 장을 연다.
- 학연협력 통해 전통과학과 현대생명공학의 융․복합연구 활성화 기대
국내 한의학 인재양성 및 한방의료의 선두주자인 대구한의대학교 (DHU, 총장 변정환), 우리나라를 대표하는 과학기술인재 양성기관인 KAIST(총장 서남표), 생명공학 전문연구기관인 한국생명공학연구원(KRIBB, 원장 박영훈), 한의학 기반의 기술융합형 원천기술을 개발하는 한국한의학연구원(KIOM, 원장 김기옥) 등 4개기관이 ‘시스템생물학기반의 천연물(한약) 연구’를 위해 한데 뭉쳤다.
관련 4개 기관의 기관장과 주요 보직자, 박종구 교육과학기술부 차관 등 20여명이 참석한 가운데, 지난 15일(수) 11시 50분 서울 웨스틴조선호텔 2층 코스모스룸에서 이 같은 내용을 담은 양해각서(MOU)를 체결했다.
이번 4개 기관간 업무협정은 전통과학과 생명공학의 원천 과학기술을 융․복합화한 시스템생물학기반 천연물(한약)연구를 공동으로 수행하고, 관련분야 핵심인력 확보․교류, 학술연구정보 교류 등 국민의 삶의 질 향상을 위해 적극 협력키로 했다.
이를 위해 전통과학 관련 전문 지식을 기반으로 현대질병과 연관된 한의학, 기능유전체학, 약리학, 독성학, 전산, 수학, 통계학 등 대학 및 연구기관의 융․복합연구를 위한 체계적인 학술정보지식을 상호 공유하고, 시스템생물학 기반 연구개발을 위한 연구센터를 공동으로 유치하여 활용하며,국민건강산업을 육성하기 위한 글로벌 연구기관, 기업과의 네트워크를 형성하여 연구성과 이전 및 사업화 관련 정보교류 등 협력체계를 구축한다.
앞으로 4개 유관 기관이 전통과학과 현대생명공학을 접목한 시스템생물학기반 천연물(한약)연구를 공동으로 수행함으로써 융․복합 연구의 경쟁력 제고와 새로운 천연물 개발 등 시스템생물학 분야의 큰 발전이 기대된다.
<사진설명>앞줄 좌로부터 류근철 KAIST 초빙특훈교수, 서남표 KAIST 총장, 변정환 대구한의대 총장,박종구 교육과학기술부 차관, 박영훈 생명공학연구원장, 김기옥 한의학연구원장
2008.10.15
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이상엽 특훈교수, 머크 대사공학상 수상
- KAIST 대사공학 연구, 세계정상 우뚝- 대사공학 이용 바이오기반 화학물질, 연료생산 기술선도 공헌
우리학교 생명화학공학과 및 바이오융합연구소 이상엽(李相燁, 44세, LG화학 석좌교수) 특훈교수가 세계적인 화학, 제약회사인 머크(Merck)사가 제정한 ‘머크 대사공학상(Merck Award for Metabolic Engineering)’ 수상자로 선정됐다고 밝혔다. 시상식은 오는 18일 대사공학 국제 학술대회가 열리는 멕시코 푸에르토 바야르타에서 있을 예정이며, 李 교수는 ‘시스템 대사공학(Systems metabolic engineering)’이라는 제목으로 머크상 수상 강연(Merck Award Lecture)을 하게 된다. 대사공학 국제학술대회는 매 2년마다 개최되며, 올해가 7회째다. 제 4회 학회 때에 제정되어 올해 4번째 수상자를 배출하게 된 머크 대사공학상은 학회 개최시기에 맞춰 그동안 대사공학 연구분야에서 업적이 가장 뛰어난 연구자 1인을 선정하여 시상하는 세계적 권위의 상이다. 수상자로 선정된 李 교수는 대사공학, 시스템생명공학, 바이오에너지 및 바이오리파이너리 분야에서 탁월한 연구를 수행해 왔으며, 최근에는 재생가능한 바이오매스로부터 숙신산 등의 핵심 화학물질들과 바이오부탄올 등의 화학 및 연료 물질 생산 관련 대사공학 연구를 집중적으로 수행하고 있다. 그동안 발표한 대사공학 관련 연구논문만도 200편이 넘는다. 그 외에도 생명공학저널(Biotechnology Journal)지 편집장, 바이오테크놀로지 바이오엔지니어링(Biotechnology and Bioengineering)지 부편집인, 대사공학(Metabolic Engineering)지 편집위원 등 국제학술지 편집업무에서도 큰 기여를 하고 있다.李 교수는 “이번 수상은 우리 KAIST 대사공학연구실의 졸업생, 재학생, 연구원들을 대표하여 받는 것이다. 지난 수년간 교육과학기술부의 바이오기술 개발 사업의 일환으로 진행되어 온 연구결과들이 하나씩 결실을 보고 있다. 그간 실험실 구성원 모두가 열심히 연구를 수행한 결과가 세계적으로 인정받게 되어 기쁘다. 앞으로 더욱 더 대사공학 연구에 매진하여 우리나라 생명공학 발전에 조금이라도 기여할 수 있는 연구 성과를 내고 싶다.”고 소감을 밝혔다.
<참고사항> ‘대사공학(Metabolic engineering)’은 생명체의 대사네트워크를 어떤 목적하에 조작, 원하는 방향으로 특성을 개량하는 제반 기술을 칭한다. 우리가 현재 일상생활에서 사용하는 휘발유, 경유, 플라스틱, 그리고 수많은 화학물질들은 한정된 자원인 원유로부터 유도되어 만들어져 왔다. 하지만, 최근 경험한 고유가와 지구온난화 등 심각한 지구환경문제로 인해 이러한 유용물질들을 재생 가능한 바이오매스로부터 생명공학 기법으로 생산하는 체제로 전환해야 할 시점에 왔다. 이러한 바이오 기반 생산에 활용되는 미생물은 자연계에서 분리하여 활용 시 효율이 매우 낮아 경제성을 맞추기가 힘들다. 이때 대사공학을 통해 원하는 물질을 보다 더 효율적으로 생산할 수 있도록 미생물을 개량하는 것이 요구된다. 대사공학은 기존에 생산되던 물질의 효율적인 생산 이외에도, 신규 화학물질과 신규 의약품 등의 개발을 위한 대사회로의 조작도 가능하게 하는 현대 생명공학의 필수 기술이다. 이것은 최근 우리 정부에서 중점 추진코자 하는 ‘녹색기술(Green technology)’의 핵심 기술이기도 하다.<용어설명>1) 대사공학: 세포의 대사 및 조절 회로를 체계적으로 조작하여 원하는 생산물을 고효율로 생산할 수 있도록 만드는 기술을 말한다. 2)시스템생명공학(systems biotechnology): 각종 오믹스(transcriptome, proteome, fluxome, metabolome) 데이터를 융합하고 전산 생물학 기법으로 해석하여 세포의 생리 상태를 다차원에서 규명함으로써 세포와 생명체 전체를 이해하고자 하는 시스템생물학 (systems biology)을 생물공정과 생산균주 개발에 적용하는 기술을 말하며, 고성능의 미생물 개발이 가능하다. 3) 바이오리파이너리(biorefinery): 원유를 정제 가공하는 리파이너리와 유사하게 만든 용어로서, 바이오매스를 생물학적 공정으로 변환하여 현재 석유화학공정에서 획득하 는 다양한 화학물질들을 생산하는 공정을 말한다.
2008.09.16
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대학원생 국제 여름 학교 다학제 프로그램으로 열렸다
- 7월 28일부터 8월 16일까지 3주간, 6개국 50명 대학원생 참여
- 한․미․일․중 4개국 5년간 순환 개최, 연구결과는 책으로 펴내 교재로 활용
스마트 구조기술 분야의 국내․외 대학원생을 대상으로 하는 국제 여름학교 (2008 Asia-Pacific Student Summer School on Smart Structures Technology) 프로그램이 지난 7월 28일부터 8월 16일까지 3주에 걸쳐 KAIST(총장 서남표) 창의학습관 등 교내 일원에서 열렸다. 이 프로그램은 스마트 구조기술 분야의 다학제적 성격을 고려하여 전기공학, 기계공학, 컴퓨터 사이언스, 구조공학 등 다양한 분야를 포함했다. 대학원생을 대상으로 하는 국제 여름학교 프로그램에 이와 같은 다학제적 운영방식을 도입한 것은 이 프로그램이 처음이다. KAIST 스마트사회기반시설연구센터(소장 윤정방/尹楨邦, 61세, 건설환경공학과 교수)와 한국표준과학연구원(원장 정광화)이 공동 주관하고 각국 과학재단에서 후원한 이번 행사에는 6개국 50명(미국: 13명, 중국: 8명, 일본: 4명, 대만: 3, 영국: 1, 한국: 21)의 대학원생이 참가했다.
프로그램은 크게 스마트 센서, 모달 분석, 신호 처리, 손상 추정, 구조물 제어, 무선 계측, 유비쿼터스, 생체모방 시스템, 한국의 문화, 역사 및 언어로 구성됐다. 첫째 주에는 모달 분석 및 진동을 이용한 손상 추정, 구조물 제어에 관한 강의와 실습, 주말에는 서울에 있는 창덕궁, 국립박물관, 인사동, 명동 등을 둘러볼 수 있는 서울 투어가 있었다. 둘째 주에는 격자형 센서(FBG), 분포형 센서(BOTDA), 지능형(PZT) 센서 등 스마트 센서와 유비쿼터스, 생체모방시스템에 관한 강의와 실습이 있었다. 또한 새로운 센서의 특성 및 사용법을 습득하고 모형 구조물에 적용해보는 기회도 제공됐다. 주말에는 인천 대교의 모니터링 시스템을 직접 관찰할 수 있는 기회가 주어졌다. 셋째 주에는 2 주간 배운 것들을 최대한 활용, 창의적으로 문제를 제기하고 풀어가는 ‘학생시험(Student Competition)’을 실시했으며, 우수 팀에게 상패를 수여했다. 이 시험은 구조물의 손상 모니터링과 제어 기법에 관한 것으로써 참가학생들을 8개 팀으로 편성하여 팀당 4개의 과제를 부여하고 팀별로 해결․발표하는 방식으로 진행됐다. 평가위원으로는 미국과학재단의 류(S.C. Liu) 박사, KAIST 최창근, 명현, 정형조 교수, 세종대 이종재 교수 등이 참여하고 최우수 1팀과 우수 2팀을 선정했다. 시상식은 지난 13일 저녁 6시 30분 대전 유성 호텔에서 있었으며, 일본 교토대 타티아나 쿠로이와(박사과정), 중국 하얼빈 공과대 춘양(박사과정), 美 버클리대 캐스린 휘트(박사과정), 美 일리노이 공과대 마이클 데비우(석사과정), 서울대 송준남(박사과정)팀이 최우수상을 수상했다.
이번 프로그램은 KAIST 윤정방 교수, 美 일리노이 대학 빌 스펜서(Bill Spencer) 교수, 일본 동경대 요조 후지노(Yozo Fujino) 교수, 중국 동지대 리(G.Q. Li) 교수가 공동 구성하고, KAIST 정형조, 명현, 손훈, 장성주, 김소영 교수, 부경대 김정태 교수, 건국대 박훈철 교수, 경북대 노용래 교수, 세종대 이종재 교수, 홍익대 김기수 교수, 한국표준과학연구원 권일범, 윤동진 박사, 국 마이애미 대학의 구정회 교수, 중국 동지대 수웬 첸 교수, 일본 와세다대 니시타니 교수 등이 강의와 실습지도에 참여했다.
美 일리노이 대학 빌 스펜서(Bill Spencer) 교수는 “전통적 토목공학 커리큘럼에서 ‘스마트 구조기술’를 다룰 때 기계공학, 전기공학, 구조공학, 컴퓨터 사이언스 등은 거의 다루지 않았다. 하지만 이 프로그램은 ‘스마트 구조기술’ 분야의 다학제적 성격을 고려하여 함께 다뤘다는 점에서 진정한 의미의 ‘다학제적 프로그램’이라고 할 수 있다”고 말했다. 또한 美 버클리대 대학원생 캐서린 휘트(Catherine Whyte)씨는 “제가 지금 연구하고 있는 분야에 대한 연구 아이디어를 얻기 위해 참가했다. 다양한 분야의 기술들이 다루어져 시야를 넓히는 데 많은 도움이 됐다”고 말했다. 이 프로그램은 5년간 한․미․일․중 4개국이 순환 개최키로 하고 마지막 해에는 한국에서 다시 열 계획이며, 연구 결과는 책으로 출판, 교재 등으로 활용할 계획이다.
2008.08.20
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이상엽교수, 미 에너지성 산하 바이오에너지연구소 과학자문위원 위촉
- 세계 선도 바이오 에너지연구소의 자문 및 협력연구 추진
우리학교 생명화학공학과 및 바이오융합연구소 이상엽(李相燁, 44세, LG화학 석좌교수) 특훈교수가 미국 에너지성(Department of Energy)산하 바이오에너지연구소(Joint Bioenergy Institute, JBEI)의 과학자문위원(Scientific Advisory Board Member)로 위촉됐다고 밝혔다.
미국 샌프란시스코 인근 에머리빌에 위치한 JEBI는 로렌스버클리 국립연구소를 중심으로 샌디아국립연구소, 버클리와 데이비스 소재 캘리포니아 주립대학 등이 협력하여 다양한 바이오매스로부터 바이오에너지 생산의 제반 기술을 연구하는 연구소다. 지난 6월 미국 에너지성 산하 연구소로 선정되어 최근 새로 문을 연 JBEI는 우선 5년간 1300억원의 연구비를 지원받게 되며, 바이오에너지 관련 연구를 집중적으로 수행하게 된다. JBEI의 CEO인 버클리대학 제이 키슬링(Jay Keasling) 교수는 항말라리아제인 아티미시닌을 대장균으로 대량생산할 수 있는 기술을 개발한 세계적인 바이오엔지이어다.
대사공학, 시스템생물학, 바이오에너지 및 바이오리파이너리 분야에서 탁월한 연구성과를 내고 있는 李 교수는 JBEI의 연구 방향과 과학기술 개발 추진체계를 전반적으로 자문하게 되는 과학자문위원회(Scientific Advisory Board)에 캘리포니아 공대 프란시스 아놀드 교수, MIT의 찰스 쿠니교수, 노바티스 게놈연구소의 스코트 레슬리박사 등과 함께 초대 위원으로 위촉됐다.
첫 번째 과학자문위원회(SAB) 회의를 위해 곧 출국하는 李 교수는 “미 정부로부터 집중적으로 지원을 받아 세계를 선도하는 바이오에너지연구소의 과학자문위원으로서 환경문제, 식량문제 등에 제대로 대처하면서 인류와 지구가 지속할 수 있는 기술개발 방향으로 자문코자 한다”며, “우리나라도 이러한 집중 연구가 가능한 연구집단의 구축이 이뤄졌으면 좋겠다. JBEI 과학자문회의와 협력회의 등을 통해 우리나라와 바이오에너지 및 바이오리파이너리 관련 공동연구 등을 추진하고자 한다”라고 말했다.
李 교수팀은 재생가능한 바이오매스로부터 숙신산 등의 핵심 화학물질들과 바이오부탄올 등의 화학 및 연료 물질 생산 관련 대사공학 연구를 수행 중이며, 이러한 바이오 기반 산업기술 성공의 핵심인 시스템생명공학 연구에서 탁월한 성과를 내고 있다.
2008.08.04
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이상엽교수팀, 시스템생물학 기반 산업용 미생물 개발 전략 제시
-생명공학분야 권위 리뷰지 “생명공학의 동향 (Trends in Biotechnology, Cell Press)” 표지 논문 게재
우리학교 생명화학공학과 및 바이오융합연구소 이상엽(李相燁, 44세, LG화학 석좌교수) 특훈교수와 바이오융합연구소 박진환(朴軫煥, 38세) 박사 연구팀이 다가오는 산업바이오텍 시대에 경쟁력을 갖추기 위한 시스템 생물학 기반의 미생물 대사공학 전략을 개발했다. 이 연구 결과는 셀(Cell)誌가 발행하는 생명공학 분야 최고 권위 리뷰지인 생명공학의 동향(Trends in Biotechnology) 8월호 표지 논문에 게재됐다. 교육과학기술부 게놈 정보 활용 통합 생물공정 개발 사업의 일환으로 수행한 이번 연구는 산업용 미생물을 개발함에 있어 유전체 및 기능 유전체 정보와 가상세포 시뮬레이션을 통합 적용하고, 발효 및 분리정제 공정까지 고려한 대사공학 방법을 제시함으로서 다가오는 바이오 기반 산업 시대에 경쟁력을 갖는 균주 개발 전략을 체계적으로 제시한 것으로 평가됐다.
유가가 고공행진을 계속하고 지구온난화 등 환경문제가 심각하게 대두되는 지금 세계 각국은 바이오매스를 이용하여 화학, 물질, 에너지 등을 생산하는 바이오기반 산업 시스템 구축에 박차를 가하고 있다. 미생물을 이용한 산업바이오텍 공정이 경쟁력을 갖추기 위해서는 자연계에서 분리된 미생물의 낮은 성능을 대폭 향상시키기 위하여 대사공학으로 미생물을 개량하여야 한다. 기존의 산업바이오텍에 사용되는 미생물 균주 제조 방법과 공정개발은 무작위 돌연변이화 및 균주의 일부분만 직관적으로 조작하는 방법에 의해 수행되었다. 하지만 이들은 원하지 않은 부분에도 돌연변이를 일으켜, 균주 전체의 대사 상태를 한눈에 볼 수 없으며, 향후 환경이 바뀌었을 때 추가 개발이 용이하지 않다는 단점이 있었다. 李 교수 연구팀은 시스템 생물학의 원리에 입각하여 크게 3 단계로 나누어 체계적으로 미생물을 개발하는 새로운 전략을 제시하였다. 1단계에서는 미생물의 조절 기작 등 연구를 통해 알게 된 사실에 기반하여 게놈상의 필요한 부위만을 조작, 초기 생산균주를 제작한다. 2단계에서는 시스템 수준의 분석을 통하여 확보한 오믹스 데이터와 가상세포의 시뮬레이션 결과를 융합, 세포내의 대사흐름 최적화를 통해 목적 산물을 최고 수율로 생산할 수 있는 균주를 제작한다. 마지막 3단계에서는 실제 생산 공정 개발 단계에서 생길 수 있는 문제점들을 시스템 생물학 기법에 입각하여 해결함으로써 우수 산업용 균주의 제조를 완료한다. 이 전략은 시스템 생물학 원리를 이용하여 균주 전체의 생리 대사 현상을 한눈에 파악하면서 균주의 대사공학적 개량이 가능하다는 점에서 기존의 방법과는 차별된 한 차원 높은 수준의 균주개발 전략이라고 할 수 있다.
이번 논문의 첫 번째 저자인 朴 박사는 "최근 연구팀에서 수행 중인 시스템 생물학 기법을 이용한 실제 균주 제작 과정의 경험과 결과를 토대로 전략을 확립 제시하였기 때문에 실제 생명공학 산업계에 종사하는 연구자들에게 실질적인 도움이 될 것으로 생각한다“고 말했다. 李 교수팀은 실제로 이 전략을 이용하여 최근 용도가 다양한 숙신산을 고효율로 생산하는 미생물과 고수율의 아미노산 (발린, 쓰레오닌) 생산균주, 바이오부탄올 생산균주 등을 개발한 바 있다.
<용어설명>
1) 가상세포: 세포내에서 일어나는 모든 효소 반응을 컴퓨터에서 재구성하여 실제 세포처럼 반응 시켜 결과를 예측하는 시스템을 말한다.
2) 대사공학: 세포의 대사 및 조절 회로를 체계적으로 조작하여 원하는 생산물을 고효율로 생산할 수 있도록 만드는 기술을 말한다.
3) 오믹스 (omics): 세포 또는 개체 내에서 발현되는 단백체(proteome), 전사체(transcriptome), 대사체(metabolome), 흐름체(fluxome) 등 생명현상과 관련된 중요한 물질에 대한 대량의 정보를 획득하여 이를 생물정보학 기법으로 분석하여 전체적인 생명현상을 밝히려는 학문이다4) 시스템 생물학 (systems biology): 각종 오믹스(transcriptome, proteome, fluxome, metabolome) 데이터를 융합하고 전산 생물학 기법으로 해석하여 세포의 생리 상태를 다차원에서 규명함으로써 세포와 생명체 전체를 이해하고자 하는 학문이며, 이 플랫폼을 기반으로 유용한 미생물의 개발이 가능하다.
2008.07.24
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이달의 과학기술인상에 물리학과 윤춘섭 교수
이달의 과학기술인상 11월 수상자 한국과학기술원 CKC 윤춘섭 소장
염홍철 대전광역시장은 11월 25일 10:00에 한국과학기술원(KAIST)을 방문, 신성철 부총장과 간부들이 참석한 가운데 11월 수상자로 선정된 캐번디쉬-KAIST공동협력연구센터 윤춘섭 소장에게 11월 <이달의 과학기술인상>』을 수여했다.
스무번째 수상의 영예를 안은 윤춘섭(남/54세) 소장은 2W급 세계 최고 출력 청색 고체 레이저개발 등 과학기술발전과 외국과의 공동협력연구기반 조성 등에 기여한 공로로 이달의 과학기술인으로 선정되었다.
주요공적내용은 ▲ 선진 디스플레이 강국이 치열하게 기술개발을 진행시키고 있는 차세대 디스플레이 기술인 2W급 세계 최고 출력 청색 고체 레이저를 개발, ▲ 상용화를 위해 LG전자에 기술이전으로 고휘도, 고선명도, 대화면 레이저TV를 구현 하였고, 우리나라가 차세대 고화질, 대화면 디스플레이 분야에서 국제적으로 월등히 유리한 기술 우위를 점하는 데 기여, ▲ 캐번디쉬- KAIST 공동협력연구센터 개소로 쌍방향 공동연구 수행을 통해 국내 기초과학의 위상과 연구역량을 한 단계 도약시키고 공동연구 수행의 확고한 기초를 다지는데 기여, ▲ “국부 캐스캐이드 2차 결합”이라는 새로운 3차 비선형 광학 과정을 규명하여 물리학계 최고 권위 잡지인 Physical Review Letters 2004년 11월 12일자에 게재함으로써 비선형 광학분야의 학문적 발전에 크게 기여했다.
윤춘섭 교수의 약력은 다음과 같다.
학력 :
한국과학기술원 고체물리(석사)
영국 Strathclyde Univ.고체물리(박사)
경력 :
KAIST 연구원(‘76~’79)
영국 Strathclyde Univ. Research Fellow(‘83~’88)
한국과학기술원 물리학과 교수(‘88~현재)
2004.11.29
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인공지능 패턴인식 연구실 국제 학술행사 최우수 논문상 석권
박사과정 최현일 씨는 최우수 학생논문상졸업생 조성정 박사는 최우수 논문상 수상
KAIST 전산학과 인공지능패턴인식연구실(책임교수 김진형) 박사과정의 최현일 씨(崔玹一, 30)와 졸업생 조성정 박사(趙誠貞, 29)가 최근 일본 도쿄에서 열린 문서 분석과 문자 인식 분야의 세계적 학술 행사인 "제 9차 문자인식 국제 워크샵(IWFHR, International Workshop on Frontiers in Handwriting Recognition)"에서 각각 "최우수 학생논문상"과 "최우수 논문상"을 수상했다.
이들이 수상한 "최우수 논문상(Best Paper Award)"은 필기 인식 관련 분야에서 뛰어난 업적을 인정하여 IAPR(국제 패턴 인식 연합) 산하 관련 분야 전문가들이 수여하는 상이다. 후보자 자격은 학회의 제출된 논문의 제1저자여야 하며, 일반 논문분야와 학생논문 분야로 구분되어 있다.
문자인식 국제 워크샵(IWFHR)은 패턴 인식 분야 국제 패턴 인식 연합의 후원으로 필기 인식 및 관련 분야의 전문가들이 주최하는 행사이며, 이번에 개최된 제 9차 학회는 지난 10월 25일부터 29일까지 4박 5일간의 일정으로 일본의 도쿄 히타치 중앙 연구소에서 개최됐다. 이번 학회에는 미국을 비롯 영국, 프랑스, 독일 등 유럽의 여러 나라와 일본 브라질 등 약 25개국에서 백여명의 관련학자들이 참여한 학술행사였다.
<최현일 씨의 수상 개요>
논문제목 : 베이지안 네트웍 기반의 온라인 개인 필기 생성(Writer Dependent Online Handwriting Generation with Bayesian Network)
논문저자 : 제1저자 : 최현일(KAIST 전산학과 박사과정)
논문내용 : 인터넷의 급속한 보급에 따라 사용자들은 가상공간에서 자신의 존재를 부각시키는데 많은 시간을 할애하고 있다. 개인 홈페이지나 아바타 같은 매개체를 통해 자신의 특성을 표현하는 것이다. 이러한 개인적 특성이 매우 잘 표현되는 것 중 하나가 필기이다. 같은 글자를 필기하더라도 사람마다 그 모양이 서로 다르기 때문이다.그러나 문제는 한 사람이 같은 글자를 필기할 때도 모양이 조금씩 달라진다는 것이다. 이러한 이유는 필기시 손가락 관절이나 근육에서 발생하는 물리적인 힘의 양이 조금씩 달라지거나 필기자의 심리적 상태가 근육 운동에 반영되기 때문이다. 따라서 개인의 필기를 자동으로 생성하기 위해서는 1) 어떻게 컴퓨터로 하여금 개인의 필기 형태를 배우게 하는가 2) 필기 형태의 변이를 어떻게 모델링 하는가의 두 가지 문제를 해결해야 한다. 여기서 최현일 씨의 역할은 이 문제를 풀기 위한 이론적 모델을 제시하고 좀 더 발전된 새로운 모델을 제시하는 것이었다.
최우수 학생논문상 선정 이유 : 필기자 적응 기법을 통해 개인 필기의 변이를 효과적으로 모델링하는 방법을 제시함.
<조성정 박사 수상 개요>
논문제목 : Magic Wand: 관성센서가 장착된 3차원 공간상의 손동작 제스처 입력 장치 Magic Wand: A Hand-Drawn Gesture Input Device in 3-D Space with Inertial Sensors
논문저자 : 제1저자 조성정(KAIST 전산학과 학사, 석사, 박사과정 졸업)
논문내용 : 본 논문에서는 3차원 공간상에서 사용자가 손동작으로 입력한 제스처를 인식하는 신개념의 제스처 입력장치 Magic Wand(마술봉)를 제시한다. 본 입력장치에 채용한 가속도 센서와 각속도 센서는 사용자의 손동작에 따라 발생하는 가속도와 각속도를 일정주기로 측정하여 출력한다. 궤적 복원 알고리즘은 이 가속도와 각속도 신호의 시계열로부터 공간상의 손동작 움직임을 복원하고, 2차원 평면상의 궤적으로 변환한다. 베이지안 네트웍에 기반한 인식 알고리즘은 이 궤적을 입력받아, 최대모델우도(maximum model likelihood)를 갖는 제스처 모델을 탐색한다. 제안한 시스템을 15명의 제스처 데이터로 테스트한 결과 상당히 유망한 인식 결과를 획득하였다. 13개의 제스처 클래스에 대하여 평균 99.2%의 필자 독립 인식률을 달성하였다.
저자의 기여 : 3차원 제스처 인식 알고리즘 개발(제스처 입력시 발생한 가속도 및 각속도 신호를 Bayesian network 모델을 사용하여 인식하는 알고리즘 개발)
최우수논문상 선정 이유 :
기존 2차원 평면에 국한된 필기 인식기술을 3차원으로 확장
궤적 복원과 베이지안 네트웍을 적용한 인식 방법론이 우수함
필기평면의 제약을 없앰
2004.11.08
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