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휘어지는 고집적 반도체회로 구현
- 차세대 유연 스마트기기의 두뇌 상용화 길 열어 -
우리 학교 신소재공학과 이건재 교수팀이 입는 컴퓨터 및 플렉시블 디스플레이에서 가장 핵심적인 역할을 하는 유연한 고집적회로(LSI)를 구현하는데 성공했다.
자유롭게 휘어지는 스마트폰과 컴퓨터를 제작하기 위해서는 높은 집적도의 반도체회로, 즉 모바일 기기의 두뇌인 애플리케이션 프로세서(AP), 고용량 메모리 및 무선통신소자의 유연화가 필수적이다.
지금까지 플렉시블 디스플레이 구동에 필요한 박막트랜지스터(TFT)와 여러 유연소재들을 개발하는 연구는 활발히 진행되고 있다. 그러나 수천 개 이상의 고성능 나노반도체를 연결해 대량의 정보를 처리하고 저장할 수 있는 유연 고집적회로를 제작하지 못했다. 따라서 전체가 자유자재로 휘어지는 유연한 스마트기기 등 입을 수 있는 컴퓨터의 상용화에 어려움이 있었다.
이건재 교수팀은 고집적 무선통신소자를 단결정 실리콘에 형성한 뒤 100nm(나노미터) 두께의 매우 얇은 실리콘 칩의 회로를 뜯어내 플라스틱 기판위에 안정적으로 옮김으로써, 자유자재로 구부릴 수 있는 반도체회로를 구현했다.
이건재 교수는 “이번에 나노두께의 얇은 실리콘 소재로 개발한 반도체회로는 유연하면서도 고집적 고성능을 유지할 수 있고, 곧 상용화될 플렉시블 전자소자에 적용될 수 있을 뿐만 아니라, 인체 친화적 유연한 액정폴리머 소재위에 구현하였기 때문에 인체내부의 좁고 굴곡진 틈에 삽입할 수 있어서, 최근 미국 FDA가 승인한 인공망막의 통신 및 정보처리 기기에 적용하는 등 삶의 질을 향상시키는 데에도 기여할 수 있을 것이다"라고 말했다.
또한 이번 연구의 공저자로 참여한 KAIST 전기및전자공학과 이귀로 교수(나노종합기술원 원장)는 “이번성과는 세계 500조 규모의 반도체 및 디스플레이 시장에서 휘어지는 유연 고집적 회로로 패러다임이 바뀌는 시기에 개발된 핵심 원천기술”이라며 “향후 상용화를 위한 정부의 지원이 뒷받침 된다면 세계 시장에서 앞서가고 있는 한국 스마트폰, 반도체, 디스플레이 산업을 한 단계 더 업그레이드시켜 미래 먹거리로써 창조경제에도 이바지할 수 있을 것”이라고 평가했다.
이건재 교수는 현재 나노종합기술원, 한국기계연구원과 공동으로 이번 연구 결과물인 고집적 유연 반도체 회로를 롤투롤(Roll-to-Roll) 방식으로 양산하는 연구를 계획하고 있다.
한편, 이번 연구는 미국 화학회가 발행하는 나노과학기술(NT) 분야의 세계적 권위지인 ACS Nano 4월 25일자 온라인 판에 게재됐다.
휘어지는 고집적 반도체회로의 모습(좌), 얇고 유연한 고집적 통신소자를 적용한 인공망막의 모습(우)
유튜브 링크:http://www.youtube.com/watch?v=5PpbM7m2PPs&feature=youtu.be
2013.05.07
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휴대용 음향카메라 개발
- 세계 3대 디자인 공모전 ‘레드 닷 디자인 어워드’ 수상 -
우리 학교 산업디자인학과 배석형 교수가 ㈜에스엠인스트루먼트 및 ㈜현대자동차와 공동으로 개발한 세계 최초의 ‘휴대용 음향카메라’가 세계 3대 디자인 공모전 중 하나인 레드 닷 디자인 어워드(Red Dot Design Award)의 제품디자인 부문 수상작으로 선정됐다.
자동차 운전자라면 한번쯤 원인을 알 수 없는 소음 때문에 골머리를 앓은 경험이 있을 것이다. 자동차를 비롯한 공업제품에서 비정상적인 소음이 발생하면 설계의 오류나 부품의 마모, 파손 등 다양한 문제가 있을 수 있는데 소음이 발생하는 위치를 사람의 청각으로 정확하게 찾아내기는 쉽지 않다.
이러한 상황에서 유용하게 쓰일 수 있는 장치가 음향카메라다. 열 감지 카메라가 온도의 분포를 색으로 표현하듯이 음향카메라는 마이크로폰 배열을 이용해 측정한 소리의 분포를 색으로 표현해 소음원의 위치를 보여준다.
하지만 기존의 음향카메라는 크고 무거울 뿐만 아니라 조립 및 설치 방법이 복잡하고 삼각대 위에 고정된 상태로만 사용할 수 있어 설치가 어려운 좁은 공간이나 자동차의 바닥면 등은 측정이 불가능한 경우가 많았다.
이번에 개발된 휴대용 음향카메라는 가로 39cm × 세로 38cm, 무게 1.78kg으로 크기와 무게가 기존 제품에 비해 각각 40%, 30%에 불과해 사용자가 자유롭게 들고 움직이면서 측정대상을 탐색할 수 있다.
다섯 가닥의 나선형으로 배치된 30개의 마이크로폰과 고해상도 카메라는 공업제품의 개발 및 수리 과정에서 중요한 350Hz~12kHz 주파수 대역의 소음의 분포를 이미지와 합성해 사용자에게 직관적으로 보여주며 동영상으로 저장할 수도 있다.
새로 개발된 제품은 기존의 제품과는 달리 일체형으로 측정에 앞서 마이크로폰을 조립하는 불편을 해소했다.
가운데 손잡이는 인체공학적으로 설계되어 사용자가 한 손으로도 음향카메라의 무게를 안정적으로 지탱할 수 있다. 또 받침대 역할을 하기도 하는 양 옆의 손잡이는 두 손을 이용해 다양한 방식으로 음향카메라를 잡을 수 있도록 설계되어 좁은 공간이나 바닥면 등도 사용자가 무리한 자세를 취하지 않고 측정할 수 있다.
현대자동차 남양연구소 이강덕 NVH 연구위원은 “지난 2월부터 휴대용 음향카메라를 신차 개발단계에서 다양하게 활용하고 있다”며 “한 손으로 들 수 있을 만큼 작고 가볍기 때문에 기존의 음향카메라로는 비추기 어려웠던 부분도 자유롭게 탐색할 수 있고 혼자서도 사용할 수 있어 작업 과정이 크게 향상됐다”고 말했다.
배석형 교수는 국제 디자인 공모전 수상과 관련해 “첨단 기술에 디자인 요소를 효과적으로 결합한 점을 인정받았다”며 “과학기술에 대한 수준 높은 이해가 가능한 KAIST 산업디자인학과의 역량을 보여준 좋은 사례”라고 말했다.
한편, 소음진동 전문기업 ㈜에스엠인스트루먼트는 지난 2006년 KAIST 창업보육센터에서 시작, 2년 만에 독자적인 기술력을 확보해 자립했으며 끊임없는 변화와 혁신을 통해 국가 소음진동 기술 발전에 기여하고 있다.
그림1. 레드 닷 디자인 어워드에서 수상한 휴대용 음향카메라 SeeSV-S205
그림2. 휴대용 음향카메라를 이용해 소음이 발생하는 위치를 찾는 모습
그림3. 휴대용 음향카메라를 이용해 자동차의 소음을 측정한 이미지
2013.04.04
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사우디 아람코-KAIST CO2 공동연구센터 출범
- CO2 배출량 줄이기 위해 양 기관이 6년간 6천만 달러 연구비 지원 -
지구온난화 문제해결을 위해 KAIST에 국내 최대 규모의 CO2 연구센터가 설립됐다.
우리 학교는 세계 최대 석유회사인 사우디 아람코(총재 칼리드 에이 알-팔레, Khalid A. Al-Falih)와 함께 대전 본원 KI빌딩 5층에 ‘사우디 아람코-카이스트 CO2 공동연구센터’를 설립하고 20일 오전 11시 개소식을 가졌다.
석유와 가스 매장량 규모에서 각각 세계 1위와 4위를 차지하고 있는 전 세계 최대의 산유국인 사우디아라비아의 국영석유회사인 아람코가 자국이 아닌 해외에 CO2 관련 연구센터를 직접 설립하고 연구에 대한 자율권을 보장하며 연구비까지 지원하는 것은 극히 이례적인 일로 받아 들여 지고 있다.
사우디 아람코는 그동안 외부 연구과제에 대해서는 연구주제를 직접 정해 미국과 프랑스 등 2개국 연구기관들과만 제휴를 통해 위탁형태로 발주해서 진행, 관리해왔기 때문이다.
지난 1월 7일 사우디 아람코 본사에서 양측이 양해각서(MOU)를 체결 한 후 약 한 달 반 만에 전격적으로 문을 연 CO2 공동연구센터는 아람코와 KAIST 연구진들이 지구 온난화의 주범으로 꼽히는 CO2 배출량을 줄이기 위한 혁신기술 개발을 위한 공동 연구를 수행하게 된다.
학교 관계자는 ‘사우디 아람코-카이스트 CO2 공동연구센터’ 개소식을 20일 개최한 배경에 대해 “사우디 아람코측에서 알-팔레 총재와 각별한 사이인 서 총장이 KAIST 재임기간 중에 행사를 열고 싶다는 뜻을 강하게 전해왔기 때문”이라고 설명했다.
이날 개소식에 KAIST에서는 서남표 총장을 비롯, 이용훈 교학부총장, 주대준 대외부총장, 백경욱 연구부총장, 조동호 ICC부총장, 강정구 기획처장 등이, 사우디 아람코 측에서는 사미르 에이 추바옙(Samir A. Tubayyeb) 엔지니어링 서비스부문 부사장과 에쉬레프 알-가자위(Ashraf Al-Ghazzawi) R&D센터 연구소장 등이 내빈으로 참석했다.
이밖에 외빈으로는 민계식 前 현대중공업 회장과 유종하 前 외무부 장관, 나세르 알-마하세르(Nasser Al-Mahasher) 에스오일 대표, 이동우 롯데캐미칼 연구소장, 곽병성 SK이노베이션 글로벌 테크놀로지부문 사장, 김대유 STX 사장 등이 자리를 함께 했다.
이날 문을 연 ‘사우디 아람코-카이스트 CO2 공동연구센터’는 앞으로 CO2 포집은 물론 지구 온난화의 주범인 CO2 배출량을 획기적으로 줄이고 경제성 있는 물질로 전환하는 연구개발을 중점적으로 수행한다.
특히 KAIST와 사우디 아람코는 “각 기관이 보유하고 있는 기술을 상호 공유하는 한편 연구원 교류 및 공동연구, 주요 연구자원 공동 활용, 연구과제 수행 등 전 방위적인 협력을 하게 될 것”이라고 학교 관계자는 설명했다.
이를 위해 양 기관은 공동 연구센터에 각각 500만 달러씩 매년 1천만 달러를 매칭펀드 형식으로 투자하는데 첫 연구기간인 올부터 오는 2018년까지 6년간 모두 6,000만 달러 (한화 약 648억원) 규모의 연구비를 지원키로 했다.
이와 함께 KAIST와 사우디 아람코는 CO2 공동연구센터를 우선 KI빌딩에 설치해 운영하되 곧 양측 관계자들이 참여하는 ‘공동건물위원회’를 구성하고 KAIST 대전 본원 인근에 건평 기준 약 5,000평 규모의 전용 연구센터를 설립할 계획이다.
‘공동연구위원회’는 이밖에 연구방향은 물론 연구 주제와 연구과제 수 결정 등에 대해 완전한 자율권한을 가지고 이를 추진해 나갈 방침이다.
서남표 총장은 이날 축사를 통해 “CO2 공동연구센터 설립은 “사우디 아람코와 KAIST의 돈독한 유대관계를 보여주는 좋은 사례”이라며 의미를 부여했다.
백경욱 연구부총장은 “사우디 아람코와의 CO2 공동연구센터 설립은 KAIST가 인류 삶의 질을 향상시키기 위해 과학기술 분야에서 해결해야 할 난제 중 우선적으로 CO2 문제해결을 위해 노력하는 첫 걸음”이라며 “KAIST는 과학기술계가 풀어야 할 난제에 하나씩 지속적으로 도전해 나갈 것”이라고 강조했다.
2013.02.20
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사우디아람코 칼리드 에이 알팔리 총재, KAIST 명예박사 학위 받는다
우리학교는 오는 17일(화) 오후 2시 교내 대강당에서 열리는 ‘KAIST 개교 40주년 기념식 행사’에서 사우디아람코(Saudi Aramco) 칼리드 에이 알팔리 (Khalid A. Al-Falih)총재에게 명예과학기술학박사 학위를 수여한다.
칼리드 에이 알팔리 총재는 석유, 가스, 석탄 등 화석연료 에너지를 친환경적인 방법으로 개발하고 생산해, 한정적인 천연자원을 효율적이면서도 안전하게 사용하는 녹색성장에 대한 중요성을 알리는데 힘써온 업적을 인정받았다.
그는 KAIST와 사우디아라비아의 킹 사우드 대학(King Saud University)과 킹파드석유광물대학(King Fahad University of Petroleum and Minerals)이 공동연구 및 상호교류 협력을 위한 양해각서를 성공적으로 체결하는 데 핵심적인 역할을 하기도 했다. 현재 두 나라의 대학은 사우디아라비아 교육부의 지원 하에 공동연구 과제를 수행 중이다.
칼리드 에이 알팔리(Khalid A. Al-Falih) 총재는 2009년 1월 1일 사우디아라비아 국영석유회사인 사우디아람코(Saudi Aramco)의 사장 및 최고경영자에 취임했다.
알팔리 총재의 리더십 아래 사우디아람코는 세계 최대 원유 매장량의 유전을 관리하고 있는 최대 원유 수출 기업이자 천연 가스 생산 기업으로 세계 정유 산업 분야에서 선두적인 역할을 하고 있다.(끝)
붙임 : 칼리드 에이 알팔리 총재 주요 이력 및 공적
주요 이력
칼리드 에이 알팔리(Khalid A. Al-Falih) 총재는 2009년 1월 1일 사우디아라비아 국영석유회사인 사우디아람코(Saudi Aramco)의 사장 및 최고경영자에 취임했다. 5만6천명의 임직원을 두고 있는 사우디아람코는 세계적인 기업이며 사우디아라비아의 대표적인 산업체이다. 알팔리 총재의 리더십 아래 사우디아람코는 세계 최대 원유 매장량의 유전을 관리하고 있는 최대 원유 수출 기업이자 천연 가스 생산 기업으로 세계 정유 산업 분야에서 선두적인 역할을 하고 있다.
알팔리 총재는 30년 이상 사우디아람코에서 근무한 베테랑으로 회사 내 주요 요직을 두루 거쳤고, 각종 신규 사업 개발을 통해 회사가 지속적으로 성장하는데 기여해왔다. 그는 2007년부터 2008년까지 운영사업 수석부사장으로 있으면서 원유 탐사와 생산, 정유, 마케팅, 해외사업, 운영서비스, 사업기술 및 경영 등 회사의 주요 사업을 총괄했다. 그 이전에는 가스운영 및 산업협력부문 선임부사장을 지냈으며, 사우디아람코가 지분을 갖고 있는 필리핀 국영석유회사와 사우디아람코와의 합작투자기업인 페트론(Petron) 사의 사장도 역임했다. 이 외에도 기획부문 부서장으로 근무하던 시절 알팔리 총재는 사우디아라비아가 처음으로 천연가스개발을 추진할 당시 사업전략을 수립하고, 이와 관련된 국제협상을 진두지휘하기도 했다. 2003년 신규사업개발부서 창설과 함께 담당부서장을 맡아 세계적인 화학기업과의 대형 정유-석유화학 통합사업 개발을 주도했다. 알팔리 총재는 셀(Shell), 토털(Total), 사우디아람코의 합작투자회사인 사우스럽알칼리(South Rub" al-Khali) 사의 회장을 지내기도 했다.
2004년 알팔리 총재는 사우디아람코 이사에 임명되었고 압둘라 빈 압둘라지즈 알 사우드 왕(King Abdullah Bin Abbdulaziz Al Saud)이 위원장으로 있는 사우디아라비아 석유 및 광물최고위원회(Saudi Arabian Supreme Council of Petroleum and Mineral Affairs)의 위원이기도 하다.
알팔리 총재는 1982년 텍사스 A&M 대학교(Texas A&M University)에서 기계공학 학사 학위를 받았으며, 1991년 사우디아라비아 다란 시에 있는 킹파드석유광물대학교(King Fhad University of Petroleum and Mineral Resources)에서 경영학 석사 학위를 받았다. 현재 미국 기계공학자협회(American Society of Mechanical Engineers), 국제에너지경제학회(International Association for Energy Economics), 옥스퍼드에너지정책클럽(Oxford Energy Policy Club)의 회원이기도 하다.
알팔리 총재는 사우디아라비아의 대학교육 발전을 위해서도 많은 노력을 해왔며, 2008년에는 킹압둘라과학기술대학교(King Abdullah University of Science and Technology)의 창립이사로 취임했다. 킹압둘라과학기술대학교는 대학원 중심의 국제적인 연구대학으로 2009년에 설립되었으며, 이 대학에서는 인류가 직면한 문제를 해결하고, 경제 및 사회개발 발전을 위해 과학기술을 응용한 연구를 중점적으로 수행하고 있다. 알팔리 총재의 지시 하에 사우디아람코는 킹압둘라과학기술대학교의 캠퍼스 건립과 행정조직 개발을 가속화시켰다. 아울러, 사우디아람코는 산학렵력 프로그램에 기반을 둔 지속적인 협력을 통해 킹압둘라과학기술대학교의 경제개발 임무를 지원하고 있으며, 알팔리 총재가 국제 자문위원으로 있는 킹파드석유광물대학과 사우디아람코와의 협력도 지속될 예정이다. 알팔리 총재는 J.P. 모건 국제․아시아 사업위원회 위원이기도 하다.
알팔리 총재는 다양한 단체를 통한 사회복지사업에도 적극적이다. 사우디아라비아 담만시위원회위원장을 역임하였고, 기술직업학교훈련 프로그램, 여성 중소기업인 지원을 위한 술탄 빈 압둘 아지즈 왕자 기금(Prince Sultan Bin Abdul Aziz Fund), 그리고 장애인을 위한 동부지방위원회(Eastern Province Society for the Handicapped) 등에서 활발한 봉사활동을 펼치고 있다.
알팔리 총재는 사우디아라비아 담만 시 출신으로, 현재 킹파이살대학교(King Faisal University)나자 알 가라위(Dr. Najah Al-Garawi)박사와의 사이에 세 딸과 두 아들을 두고 있다.
2011.05.12
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KAIST, 바이오메디컬 IC 워크숍 개최
전기 및 전자공학과와 (사)한국차세대컴퓨팅학회에서 주관하는 "미래 헬스케어용 바이오메디컬 IC(Integrated Circuit: 집적회로) 워크숍"이 오는 26일(목) 교내 전기전자공학과 공동강의실에서 열린다.
이번 바이오메디컬 워크숍에서는 사람의 몸을 신호 전달의 매체로 사용하여 각종 신체 신호를 전송케 함으로써 시스템의 전력 소모를 크게 줄인 ▲KAIST의 ‘인체영역 통신기술’, ▲(주)뉴로바이오시스의 ‘인공 와우(Cochlear Implant)를 사례로 한 신경 보완 장치용 신경 자극 칩 설계’와 ▲KAIST의 ‘비접촉 심박센서’, ‘밴드에이드 형 심전도 센서’ 등 바이오․의료 분야의 발전을 앞당길 수 있는 새로운 기술들이 발표될 예정이다.
최근, 고령화 사회가 도래하면서, 노년층의 의료비 부담이 급증하고 있어 일상생활 중에 사용할 수 있는 바이오․헬스 케어 시스템에 대한 관심과 요구가 높아지고 있다. 2007년 삼성경제연구소 분석에 따르면 U-헬스케어(Ubiquitous Healthcare, 각종 정보 기술을 활용하여 언제 어디서나 건강관리를 받을 수 있는 원격 의료 서비스) 시스템의 도입만으로도 1조4천억 원의 사회적 순편익이 발생한다고 한다.
관련 분야에서는 처음으로 열리는 이번 워크샵에서 바이오메디컬 IC 분야의 여러 전문가들이 모여 한국의 바이오메디컬 IC의 현재에 대해 알아보고 앞으로 나아가야 할 방향에 대해 토론하는 뜻 깊은 자리가 될 것이다. 또한 정보교류의 장으로써 최근 악화된 세계 경제 상황과 더불어 침체기를 맞이하고 있는 시스템 IC 연구분야에 활기를 불어넣는 계기가 될 것으로 기대된다. 홈페이지 사전 접수를 통해 누구나 참석할 수 있다. 관련 홈페이지 : http://www.sdia.or.kr
2009.03.17
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기계공학과 임용택 교수, AMPT학회‘윌리엄 존슨 금메달’수상
우리 학교 기계공학과 임용택(任龍澤, 51) 교수가 에이엠피티(AMPT)학회에서 윌리엄 존슨 금메달(William Johnson Gold medal)을 수상했다.
任 교수는 지난 9일(화), 대전에서 개최중인 공업재료 및 가공기술 국제학회(AMPT, Advances in Materials and Processing Technologies)에서 ‘공업재료 가공기술 분야의 탁월한 연구 및 교육 업적’을 인정받아 이 상을 수상했다. 任 교수는 그동안 우수국제논문 106편을 발표하고, 저명한 국제학회를 유치하는 등 활발한 학술연구 활동을 수행해 왔다.
이 상은 소성 가공학 분야의 세계적 석학인 캠브리지 대학 윌리엄 존슨(W. Johnson) 교수의 업적을 기리기 위해 제정된 상이다. AMPT 학회에서는 매년 1명을 선정하여 이 상을 수여한다.
역대 수상자는 캠브리지대학 존슨(W. Johnson) 교수, 동경대 산업기술연구소 나카가와(T. Nakagawa) 교수, 맨체스트공대 우드(V. Wood) 교수, 임페리얼대학 골드스타인(J. Goldstein) 교수 등 이다.
2007.10.12
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한상근칼럼 에이즈 재평가를 위하여
한상근(수리과학과) 교수가 한국일보 2007년 4월 30일자에 "에이즈 재평가를 위하여"라는 제목으로 칼럼을 기고했다.
제목 - [한국시론] 에이즈 재평가를 위하여
저자 - 한상근 수리과학과 교수
매체 - 한국일보일자 - 2007.4.30(월)
칼럼보기 http://news.hankooki.com/ArticleView/ArticleView.php?url=opinion/200704/h2007042918554324360.htm&ver=v002
2007.04.30
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정성일 연구원, 후즈후 2년 연속 등재
KAIST 인공위성센터 정성일(鄭盛日, 38) 선임연구원이 국제인명사전인 美 마르퀴스 후즈후(Marquis Who"s Who)의 후즈후 인 더 아메리카(who"s who in the America) 2006년, 2007년 판에 연속 등재됐다. 동시에 세계 유망 지도자(Who’s Who of Emerging Leaders) 초판(1st Edition)에도 이름을 올렸다.
美 텍사스 에이앤엠(A&M)대학에서 전기유체역학(EHD, Electrohydrodynamics) 분야를 전공한 鄭 박사는 NASA 고다드 우주비행센터 (Goddard Space Flight Center) 에서 우주 비행체 관련 열제어 분야 연구를 수행하고, 올 9월부터 KAIST 인공위성센터 선임연구원으로 재직중이다.
2004년 美 전기전자공학자협회(IEEE) 혁신창의논문상(Innovation and Creativity Prize Paper Award)을 수상했다.
2006.11.15
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이상엽 교수, 네이처 바이오테크놀로지 초청논문 게재
“바이오플라스틱 상용화 시대 도래”
네이처 바이오테크놀로지 10월호 초청논문에서 전문가로서의 의견 밝혀..
독일의 훔볼트 베를린대 프리드리히 교수와 뮌스터대학의 스타인뷔헬 교수팀은 바이오플라스틱 생산의 대표 미생물인 랄스토니아 유트로파 (Ralstonia eutropha)균의 전체 게놈서열을 밝히고, 네이처 바이오테크놀로지 10월호에 논문을 발표했다. 플라스틱 생산 대표 미생물의 전체 게놈 서열이 밝혀짐에 따라 보다 체계적인 시스템 수준에서의 균주개량을 통해 바이오플라스틱의 효율적인 생산이 가능해 질 것으로 예측된다.
네이처 바이오테크놀로지社는 이 논문에 대해 해당분야의 세계적 전문가인 KAIST 생명화학공학과 이상엽(李相燁, 42세) LG화학 석좌교수에게 게놈 서열 해독에 따른 앞으로의 바이오플라스틱 생산에 관한 전문가 분석논문을 의뢰했으며, 李 교수는 지난 10일 발간된 네이처 바이오테크놀로지 10월호 ‘뉴스와 전망(News and Views)’에서 “랄스토니아균의 게놈 해독은 다양한 오믹스와 가상세포를 통한 시뮬레이션, 그리고 게놈 수준에서의 엔지니어링을 결합하여 시스템 수준에서 균주를 개량할 수 있는 토대가 마련되었음을 의미한다”라며, “앞으로 플라스틱을 구성하는 물질을 자유자재로 바꿔 우리가 원하는 물성을 가진 플라스틱의 생산이 가능할 것이며, 대사 흐름의 최적화를 통해 이제까지 보고된 것보다도 훨씬 효율적이고 경제적인 바이오플라스틱의 생산이 가능해 질 것이다”라고 밝혔다.
李 교수는 그간 바이오플라스틱 관련 SCI논문만도 70여편을 발표한 이 분야의 세계적 전문가다. 1996년 트렌즈 인 바이오테크놀로지 (Trends in Biotechnology)에 “플라스틱 박테리아 (Plastic Bacteria)”라는 신조어를 발표했으며, 1997년에도 네이처 바이오테크놀로지에 대장균 플라스틱에 관한 전문가 논문을 게재한 바 있다. 현재, 과학기술부의 시스템생물학연구개발 사업에서 시스템 기법을 동원한 연구의 응용 예로서 바이오플라스틱 생산 균주 개량 연구를 수행 중이다.
네이처 바이오테크놀로지 10월호 ‘뉴스와 전망(News and Views)’난에 게재된 미생물 플라스틱 관련 이상엽 교수 논문 내용
- 폴리하이드록시알카노에이트(polyhydroxyalkanoate, PHA)는 자연계에 존재하는 수많은 미생물들이 탄소원은 풍부하지만 다른 성장인자가 부족할 경우 자신의 세포내부에 에너지 저장물질로 축적하는 고분자이다. 이 PHA고분자는 그 고분자를 구성하고 있는 단량체(단위 화학물질)가 에스터 결합을 하고 있는 폴리에스터로서 20여년 전부터 전 세계적으로 많은 연구가 되어왔다. 하지만, PHA는 물성이 석유화학 유래의 플라스틱보다 좋지 않고, 생산 단가가 매우 높아 상용화는 되지 못했던 실정이다. 1980년대 PHA의 생산 가격은 kg당 15불 정도로서 그 당시 폴리프로필렌 가격의 20배나 되었기 때문이다. KAIST 생명화학공학과 BK21사업단 이상엽 LG화학석좌교수는 과학기술부의 지원으로 대사공학과 발효공정의 결합을 통한 미생물 플라스틱의 효율적인 생산에 관한 연구를 수행하여 왔으며, PHA생산 단가를 kg당 2-3불 정도로 낮추는 공정을 개발한 바 있다. 플라스틱을 꽉 채울 정도로 효율적인 PHA 생산 박테리아를 개발하여 “플라스틱 박테리아”라고 명명한 바 있다.
- 지난 2년여 동안 유가가 유래 없이 고공행진을 함에 따라 전 세계적으로 바이오기반 에너지 및 화학물질의 생산에 관한 연구가 활발히 진행 중이다. PHA도 그간 경제성과 물성의 취약점 때문에 연구가 시들해 졌다가, 최근 다시 각광을 받고 있다. 이번 10월호 네이처 바이오테크놀로지에 독일의 연구팀이 발표한 플라스틱 생산 미생물의 대표주자 랄스토니아 유트로파(Ralstonia eutropha)의 게놈 해독 결과는 시사하는 바가 크다. 즉, 그 박테리아의 대사 활동에 관한 청사진을 얻게 됨으로서 보다 체계적인 균주개량이 가능해 지는 것을 의미한다.
- 네이처 바이오테크놀로지는 바로 이 점을 주목하여 이상엽 교수에게 전문가의 분석 논문을 의뢰하였고, 이 교수는 현재 KAIST에서 활발하게 수행하고 있는 시스템생명공학 기법의 적용을 통해 미생물 플라스틱 생산의 획기적인 발전이 있을 것이라고 분석했다. 본 논문에서 李 교수는 “게놈 서열이 밝혀짐에 따라, 게놈수준에서의 대사회로 네트워크 구축이 가능해 졌고, 시뮬레이션을 행할 수 있어, 수많은 시행착오와 실험을 가상의 실험으로 빠르게 대체할 수 있게 되었으며, 이러한 결과를 실제 다양한 전사체, 단백체, 대사체 등 오믹스 결과와 융합 해석함으로서 보다 효율적인 균주의 개발이 가능하다”고 밝혔다. 또한, 플라스틱의 효율적인 생산 뿐 아니라 우리가 사용하고자 하는 용도에 맞는 물성을 가지는 “주문제작(tailor-made) PHA”의 생산도 대사공학을 통해 가능해 질 것으로 예측하였다. 그 외에도 李 교수가 전 세계 특허를 보유하고 있는 광학적으로 순수한 하이드록시카르복실산 생산연구도 탄력을 받게 되었으며, 그 외 이 균주의 특징을 살려 생물학적 수소생산, 방향족 화합물의 생산, 분해 및 응용 등에서도 기술적 발전이 빠르게 일어날 것으로 전망하였다.
- 세계적으로는 최근 미국의 메타볼릭스사와 ADM사가 손을 잡고 PHA의 상용화 수준 생산에 돌입하였고, 풍부한 천연자원의 브라질에서도 바이오에탄올에 이어 PHA를 상용화하고 있다. 그 외 전통적으로 이 분야 연구를 많이 해온 일본과 독일, 그리고 풍부한 바이오매스를 가진 호주에서도 지속적인 상용화 연구를 수행 중이다. 李 교수는 “대표적인 바이오플라스틱 생산 미생물의 게놈 서열이 밝혀짐으로서 효율적인 생산 시스템의 개발을 통한 각국의 상용화 경쟁이 더욱 치열해 질 것”으로 전망했다.
- 李 교수는 이렇게 효율적으로 PHA를 생산할 수 있는 것이 가능해 짐에 따라, 다양한 재생가능한 원료(셀룰로우즈, 전분, 설탕 등)로부터 미생물 발효에 의한 플라스틱의 생산이 보다 본격적으로 진행될 것으로 전망하고, 기존 화학물질의 바이오 기반 생산 기술(white biotechnology)가 보다 더 탄력을 받을 것으로 전망하며, 이에 따라 “우리나라도 일부 시스템 대사공학 기술의 우위를 바탕으로 자원 강대국들과의 전략적 제휴 등을 통해 바이오기반 화학물질 생산 기술과 산업의 확보에 박차를 가해야 할 것”이라고 말했다.
- 네이처 바이오테크놀로지의 ‘뉴스와 전망(News and Views)’은 그 해당 호에 게재되는 논문들 중 영향력이 큰 몇 편의 논문에 대하여 그 분야 세계 최고의 전문가에게 분석을 의뢰하여 초청 논문을 게재하는 섹션으로, KAIST 이상엽 교수는 바이오플라스틱과 관련하여 1997년 1월호에 “대장균이 플라스틱 시대로 접어들다”에 이어 이번 2006년 10월호에 “바이오플라스틱 생산을 해독하다”라는 전문가 분석 논문을 게재하였다.
2006.10.18
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캐번디쉬-KAIST 공동연구협력센터 국제워크숍 개최
- 생물물리분야 및 나노전자분야 석학 초빙
캐번디쉬-KAIST 공동연구협력센터(CKC, 소장 윤춘섭)가 국제 경쟁력 강화를 위해 생물물리분야 및 나노전자분야의 세계적 석학들을 초빙, 국제 워크숍을 개최한다.
CKC는 KAIST가 물리분야에서 총 28명의 노벨상을 배출한 세계적인 연구기관인 영국 캠브리지대 캐번디쉬 연구소(Cavendish Laboratory)와 공동연구를 목적으로 지난 2004년 11월 설립했다.
이번 워크숍은 생물물리분야와 나노전자분야로 나누어 진행된다.
생물물리분야 워크숍은 22일(목), 23일(금) 양일간 서울대 호암교수회관에서 개최된다. 공동연구 상대국인 영국을 비롯 미국, 캐나다, 국내 전문가 등 100여명이 참여한다. ‘생물물리학과 나노바이오기술의 프론티어(Frontiers in Biophysics and Nano-biotechnology)‘를 주제로 광학집게(Optical tweezer), 원자힘현미경(AFM), 주사전자현미경(SEM) 등 생체 분자를 다루는 첨단 측정 장치와 나노바이오기술(nanobiotechnology)에 대해 논의하게 된다.
나노전자분야 워크숍은 27일(화) 청주 라마다 플라자 호텔에서 개최되며, 영국과 한국의 나노전자분야 최고 석학들이 2년간의 공동연구결과 발표와 향후 연구협력 방안에 대해 논의한다.
윤춘섭 (尹椿燮, 55 / KAIST 물리학과 교수) 소장은 ‘이번 국제워크숍이 그동안의 공동연구협력사업 연구결과에 대한 국제 경쟁력을 확인할 수 있는 뜻 깊은 자리가 될 것이다‘라고 밝혔다.
한편, CKC는 과학기술부 ‘과학기술 국제화사업’의 일환으로 선도적 기초연구 역량 강화와 선진 연구 환경을 도입을 통한 국내 기초과학 연구 수준을 도약시키기 위해 국제공동연구사업을 적극적으로 추진해 오고 있다.
지난 2년여 동안 국제공동연구를 통해 국제수준의 논문 78편, 국내외 특허 17건(등록 포함), 캠브리지대에 한국 연구원 장기파견 5명(1년 이상), 단기파견 2명(2개월 이내), 단기 연구방문 41회 등의 성과를 거두었다. 또한 올 7월부터 시작되는 3차년도 공동연구협력 기간에는 영국 연구원 4명 이상이 한국에 장기(1년 이상) 체류하며 공동연구를 수행할 예정이다. 아울러 오는 9월 세계적 석학을 포함한 국내외 관계자 200여명이 참가하는 대규모 국제심포지움도 계획하고 있다.
2006.06.23
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김종환교수, 유전자·염색체 갖는 로봇, 세계 최초 개발
KAIST 김종환(전자전산학과)교수가 유전자와 염색체를 갖는 인공생명체로서의 로봇을 세계 최초로 개발했다. KAIST ITRC-지능로봇연구센터 소장인 김종환 교수는 지난해 5월 개발해 공개했던 유비쿼터스 로봇(유비봇)인 `리티"(Rity)에 14개의 인공 염색체를 각각 부여한 결과, 제 각각의 ` 성격"(personality)을 갖는 것을 확인했다고 최근 밝혔다.
로봇 염색체란 생각하고 느끼고 추론하고 욕구와 의지를 표현할 수 있는 로봇을 만들기 위해 컴퓨터로 처리된 일련의 지시체계(소프트웨어 프로그램)다. 각각의 염색체를 부여 받은 리티들은 같은 환경에서 어떤 자극을 주었을 때 어떤 것은 지루해했지만 다른 것들은 주인을 알아보고 펄떡거리면서 `기쁨"을 표현하는 다른 반응을 보였다.
왜냐하면 그들은 각기 다른 개성을 가지고 있고 그 개성은 전적으로 자신의 유전자에 좌우되기 때문이다. 리티는 김교수가 CCD 디지털카메라를 통해 실제 물리적 공간에 있는 인간과 상호 작용이 가능하도록 만든 강아지 모양의 3D 가상(컴퓨터 가상세계 안에서 살고 있는)소봇(Sobot). 소봇이란 네트워크를 통해 이동하며 언제 어디서든지 접속할 수 있고 자율적인 상황 인식과 사용자와 끊임없는 상호 작용이 가능한 소프트웨어로만 구성된 로봇을 말한다.
리티의 가상 환경은 3가지 물체와 주인 1명의 얼굴, 빛과 소리, 온도 센서, 접촉 센서, 시각 센서, 자이로 센서, 내부 타이머를 가지고 있고 이를 바탕으로 47가지의 자극 정보를 인식할 수 있다. 특히 행동 기반 및 학습 능력을 갖춘 인공 생명체로서 77가지 행동을 나타낼 수 있다.
김 교수는 지난해 12월 뉴질랜드에서 열린 `제2회 자율 로봇 및 에이전트에 관한 국제학회"(ICARA)의 기조강연(Keynote Speech)에서 이 같이 로봇의 `성격" 을 결정하는 14개의 인공 염색체에 대해 발표했고 현지 언론이 이를 크게 보도했다고 센터측은 밝혔다.
또 캐나다 9개 유력 일간지들도 지난 19일자로 1면 등 주요 면에 이 소식을 일제히 실었다. 센터측은 이 신문들이 `인공생명체 유전자 코드 발명- 인간처럼 말하고 느낄 수 있는 로봇이 곧 나타날 것", `인공생명체의 기원, 한국의 발명가, 생각하고 느끼고 복제까지 할 수 있는 유전자를 가진 로봇창조 가능성 제기"와 같은 제목으로 크게 보도했다고 소개했다.
KAIST ITRC-지능로봇연구센터 관계자는 "김교수의 이런 연구는 그동안 많은 로봇 연구자들이 로봇의 지능을 높이고 어떻게 인간처럼 움직일 수 있게 하는데만 주력해온 것과 달리 찰스 다윈의 `종의 기원"과 같이 인공생명체로서의 로봇 종의 기원(시작)에 관한 것이어서 국내외 학계에 신선한 충격을 주고 있다"고 말했다.
그는 이어 "현재 리티는 단지 14개의 염색체를 약 2천 바이트의 데이터로 가지고 있지만 미래의 종들에게는 복잡한 유전적 특성과 더 많은 염색체가 부여될 수 있을 것"이라고 덧붙였다.
2005.01.31
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