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우리 대학 전기및전자공학부 김상현 교수 연구팀이 *모놀리식 3차원 집적의 장점을 극대화해 기존의 통신 소자의 단점을 극복하는 화합물 반도체 소자 집적 기술을 개발했다고 14일 밝혔다. ☞ 모놀리식 3차원 집적: 하부 소자 공정 후, 상부의 박막층을 형성하고 상부 소자 공정을 순차적으로 진행함으로써 상하부 소자 간의 정렬도를 극대화할 수 있는 기술로 궁극적 3차원 집적 기술로 불린다.  우리 대학 전기및전자공학부 정재용 박사과정이 제1 저자로 주도하고 한국나노기술원 김종민 박사, 광주과학기술원 장재형 교수 연구팀과의 협업으로 진행한 이번 연구는 반도체 올림픽이라 불리는 ‘VLSI 기술 심포지엄(Symposium on VLSI Technology)’에서 발표됐다. (논문명 : High-performance InGaAs-On-Insulator HEMTs on Si CMOS for Substrate Coupling Noise-free Monolithic 3D Mixed-Signal IC).  VLSI 기술 심포지엄은 국제전자소자학회(International Electron Device Meetings, IEDM)와 더불어 대학 논문의 채택비율이 25%가 되지 않는 저명한 반도체 소자 분야 최고 권위 학회다.  반도체 소자는 4차 산업 혁명의 특징인 초연결성 구현을 위한 핵심 통신 소재 및 부품으로서 주목받고 있다.  특히 통신 신호, 양자 신호는 아날로그 형태의 신호이고 신호전달 과정에서 신호의 크기가 약해지거나 잡음이 생겨 신호의 왜곡이 생기기도 한다. 따라서 이러한 신호를 주고받을 때 고속으로 신호의 증폭이 필요한데 이러한 증폭 소자에서는 초고속, 고출력, 저전력, 저잡음 등의 특성이 매우 중요하다. 또한 통신 기술이 발전함에 따라 이를 구성하는 시스템은 점점 더 복잡해져 고집적 소자 제작기술이 매우 중요하다.  통신 소자는 통상적으로 두 가지 방식으로 구현된다. 실리콘(Si)을 사용해 집적도 높은 Si CMOS를 이용해 증폭 소자를 구현하는 방법과 *III-V 화합물 반도체를 증폭 소자로 제작하고 기타 소자들을 Si CMOS로 제작해 패키징 하는 방식이 있다. 그러나 각각의 방식은 단점이 존재한다. 기존의 실리콘(Si) 기술은 물성적 한계로 인해 차단주파수 특성 등 통신 소자에 중요한 소자 성능 향상이 어려우며 기판 커플링 잡음 등 복잡한 신호 간섭에 의한 잡음 증가 문제가 존재한다. 반면, III-V 화합물 반도체 기술은 소자 자체의 잡음 특성은 우수하지만 다른 부품과의 집적/패키징 공정이 복잡하고 이러한 패키징 공정으로 인해 신호의 손실이 발생하는 문제가 존재한다. ☞ III-V 화합물 반도체: 주기율표 III족 원소와 V족 원소가 화합물을 이루고 있는 반도체로 전하 수송 특성 및 광 특성이 매우 우수한 소재  연구팀은 이러한 문제 해결을 위해 증폭 소자 이외의 소자 및 디지털 회로에서 좋은 성능을 낼 수 있는 Si CMOS 기판 위에 아날로그 신호 증폭 성능이 매우 우수한 III-V 화합물 반도체 *HEMT를 3차원 집적해 Si CMOS와 III-V HEMT의 장점을 극대화하는 공정 및 소자 구조를 제시했다. 3층으로 소자를 쌓아나감으로써 같은 기판 위에 집적할 수 있는 방식이다. 이와 동시에 기판 신호 간섭에 의한 잡음을 제거할 수 있음을 증명했다. ☞ HEMT: High-Electron Mobility Transistor  연구팀은 하부 Si CMOS의 성능 저하 방지를 위해 300oC 이하에서 상부 III-V 소자를 집적하는 웨이퍼 본딩 등의 초저온 공정을 활용해 상부 소자 집적 후에도 하부 Si CMOS의 성능을 그대로 유지할 수 있었다.  또한 고성능 상부 III-V 소자 제작을 위해서 InGaAs/InAs/InGaAs의 양자우물 구조를 도입해 높은 전자 수송 특성을 실현했으며 100 나노미터(nm) 노드 공정 수준으로도 세계 최고 수준의 차단 주파수 특성을 달성했다. 이는 10 나노미터(nm) 이하 급의 최첨단 공정을 사용하지 않고도 그 이상의 우수한 성능을 낼 수 있는 융합 기술로 향후 기존과 다른 형태의 파운드리 비즈니스 방식의 도입 가능성을 증명했다고 할 수 있다.  더불어 연구진은 이러한 3차원 집적 형태로 소자를 제작함으로써 기존에 SI CMOS에서 존재하는 기판 간섭에 의한 잡음을 해결할 수 있음을 실험을 통해 최초로 증명했다. 김상현 교수는 “디지털 회로 및 다양한 수동소자 제작에 최적화된 Si CMOS 기판 위에 증폭기 등의 능동소자 특성이 현존하는 어떤 물질보다 우수한 III-V 화합물 반도체 소자를 동시 집적할 가능성을 최초로 입증한 연구로, 향후 통신 소자 등에 응용이 가능할 것으로 생각한다”라며 “이번 기술은 향후 양자 큐빗의 해독 회로에도 응용할 수 있어 그 확장성이 매우 큰 기술이다. 다양한 분야에서 활용할 수 있도록 후속 연구에 힘쓰겠다”라고 말했다.  한편 이번 연구는 한국연구재단 지능형반도체기술개발사업, 경기도 시스템반도체 국산화 연구지원 사업 등의 지원을 받아 수행됐다.

우리 대학 생명화학공학과 최민기 교수 연구팀이 자연계 효소와 같이 원하는 반응물만 선택적으로 전환할 수 있는 신개념의 고성능 산업 촉매를 개발했다고 9일 밝혔다.  촉매는 기초 유분 생산에서부터 다양한 화학 제품 제조까지 대부분의 석유화학 공정에서 사용되는 물질로 공정의 경제성과 친환경성을 높이기 위해서 원하는 생성물만 만들어지는 높은 선택성을 갖는 촉매 개발이 필수적이다.  지구상에 존재하는 촉매 중 가장 높은 선택성을 보이는 촉매는 효소다. 효소는 천연 고분자인 단백질이 반응이 일어나는 활성점을 3차원적으로 둘러싸고 있는 구조를 갖는데, 단백질의 구조 및 활성점과의 상호작용에 따라 특정 반응물만 선택적으로 접근할 수 있도록 조절해 높은 선택성을 갖는다. 연구팀은 이번 연구에서 효소의 단백질과 유사한 고분자를 이용해 금속 활성점과의 상호작용을 조절한 새로운 개념의 촉매 설계 방법을 제시했다.  고분자는 일정 단위체의 반복적인 화학 결합을 통해 만들어지는 높은 분자량의 거대분자이며 합성에 사용한 단위체에 따라 고분자의 작용기를 쉽게 조절할 수 있다. 연구팀은 금속과 상호작용을 할 수 있는 작용기를 포함한 고분자를 합성하고 팔라듐 금속 입자를 포함한 촉매를 만들었다. 금속과 강하게 상호작용을 하는 고분자는 효소와 같이 금속 주위를 고분자가 3차원적으로 둘러싸는 형태를 보이는 한편 약하게 상호작용하는 고분자는 금속을 둘러싸지 못하고 금속 표면이 노출된 형태가 됐다.  연구팀은 이렇게 합성된 촉매를 이용해 석유화학의 에틸렌 생산 공정에서 매우 중요한 아세틸렌 부분 수소화 반응에 적용했다. 에틸렌은 플라스틱, 비닐, 접착제 등 다양한 제품을 만드는 데 이용하는 기본 핵심 원료이며 현재 우리나라에서는 주로 나프타를 분해하여 생산한다.  나프타분해시설에서 생산되는 에틸렌에는 불순물인 미량의 아세틸렌이 함께 포함돼 있는데, 이 아세틸렌이 화학 제품을 만드는 데 사용되는 촉매에 치명적으로 작용하기 때문에 수소화 반응을 통해 제거해 주는 공정이 필수적이다. 이 공정에서 핵심은 99% 이상의 에틸렌은 소모하지 않으면서 1% 미만의 아세틸렌만 선택적으로 제거하는 것이다.  연구진이 개발한 신규 촉매를 이 공정에 적용한 결과, 강하게 상호작용해 3차원 구조를 형성한 촉매는 고분자가 아세틸렌에만 접근해 높은 선택도를 보였다. 하지만 약한 상호작용으로 인해 고분자가 금속 표면을 덮지 못한 촉매에서는 아세틸렌과 에틸렌에 모두 접근해 낮은 선택도를 보였다.  또한 강하게 상호작용을 하는 고분자일수록 비활성화를 일으키는 탄소 침적물인 코크의 생성을 차단하고 금속 입자의 뭉침 현상을 억제해 장기간 반응에서도 높은 활성과 선택도를 유지했다. 연구를 주도한 최민기 교수는 "자연계 효소의 원리를 모방해 고분자와 금속 사이의 상호작용을 조절하고 원하는 반응물만 선택적으로 전환할 수 있으면서도 매우 우수한 안정성을 가지는 촉매 설계 방법은 세계적으로 보고된 바가 없던 새로운 개념이다ˮ라며, "향후 높은 선택도가 필요한 다양한 화학반응에 폭넓게 응용 및 적용될 수 있을 것이다ˮ라고 말했다.  우리 대학 생명화학공학과 현경림 박사과정 학생이 제1 저자로 참여한 이번 연구 결과는 국제 학술지 `앙게반테 케미(Angewandte chemi)'에 지난 5월 17일 字 온라인판에 게재됐다. (논문명: Tailoring a Dynamic Metal-Polymer Interaction to Improve Catalyst Selectivity and Longevity in Hydrogenation),  한편 이번 연구는 한국연구재단 중견연구자 지원사업과 LG화학의 지원을 받아 수행됐다.

경제가 발전한 도시일수록 도심 속 녹지 공간이 시민의 행복에 큰 영향을 준다는 연구결과가 나왔다. 우리 대학 전산학부 차미영 교수 (기초과학연구원 수리및계산과학연구단 데이터 사이언스 그룹 CI) 연구팀은 정우성 포스텍 산업경영공학과 교수, 원동희 미국 뉴저지공대 교수 등과의 공동연구를 통해 인공위성 이미지 빅데이터를 분석해 세계 60개 국가의 도시 녹지 공간을 찾아내고, 녹지와 시민 행복 사이의 상관관계를 분석했다. 공원, 정원, 천변 등 도시 속 녹지 공간은 미적 즐거움은 물론 신체활동 및 사회적 상호작용 촉진 등 육체와 건강에 유익한 영향을 준다. 도심 녹지와 시민 행복간의 상관관계를 규명하기 위한 많은 연구가 이뤄졌지만, 지금까지는 주로 일부 선진국을 대상으로만 연구가 진행됐다. 이 때문에 녹지의 긍정적인 영향이 범지구적인 현상인지, 또 국가의 경제적 상황에 따라 영향이 어떻게 달라지는지에 대해서는 파악이 어려웠다. 또한, 현장을 직접 방문하는 실태조사나, 항공사진은 대대적인 조사가 이뤄지기 어려워 데이터 수집의 한계가 있었다. 연구진은 유럽우주국(ESA)이 운용하는 고해상도 위성인 센티넬-2(Sentinel-2) 위성자료를 이용해 세계 60개국, 90개 도시의 녹지 면적을 조사했다. 인구 밀도가 가장 높은 도시(최소 국가 인구의 10%를 포함하는 도시)를 분석대상으로 삼았으며, 선명한 이미지를 위해 각 지역의 여름 시기를 분석했다. 북반구는 2018년 6~9월, 남반구는 2017년 12월~2018년 2월의 이미지가 쓰였다. 이후 정량화된 도시 별 녹지 면적 데이터를 국제연합(UN)의 2018 세계행복보고서 및 국가별 국내총생산(GDP, 2018년 기준 한국 11위) 자료와 교차하여 녹지와 경제의 시민 행복과의 상관관계를 총괄 분석했다. 그 결과, 국가의 경제적 상황과 무관하게 모든 도시에서 녹지의 면적이 넓을수록 시민 행복도가 높아지는 경향이 있음을 파악했다. 다만, 60개 국가 중 GDP 하위 30개 국가는 경제 성장이 행복과 더 밀접한 관련이 있었다. 1인당 국민총소득(GNI)이 3만8,000달러(약 4,223만 원)가 넘는 도시에서는 녹지 공간 확보가 경제 성장보다 행복에 더 중요한 요소로 작용했다. 우리나라의 경우 서울 지역이 분석에 쓰였으며, 도심 녹지의 면적이 과거보다 증가하며 행복도가 높아지는 경향이 나타났다. 차미영 교수는 “최근 위성영상 빅데이터를 활용해 사회 난제를 해결하려는 연구가 활발하게 진행되고 있다”며 “이번에 개발된 도구를 호수 및 해안 등 수생 환경의 면적을 정량화하는데 적용하고, 수생 환경과 시민 행복간의 상관관계를 분석하는 연구도 진행할 수 있을 것”이라고 말했다. 공동 교신저자인 정우성 포스텍 교수는 “경제 발전 단계에서는 경제 성장이 시민 행복에 가장 중요한 요소지만, 경제가 일정 수준 발전한 뒤에는 다른 사회적 요인이 행복에 더 직접적인 영향을 미친다”며 “이번 연구에서는 빅데이터를 분석해 도심 녹지 공간이 행복감을 향상시키는 사회적 요인 중 하나임을 확인한 것”이라고 설명했다. 이번 연구는 막연하게 연관 있을 것이라 추측해온 녹지, 경제 그리고 행복간의 상관관계를 정밀하게 분석하고, 모든 국가에 걸쳐 분석할 수 있는 도구를 마련했다는 의미가 있다. 연구진은 실제 시민의 삶에 도움 될 수 있는 데이터 기반 정책 수립이 필요하다고 제언했다. 연구결과는 데이터 과학 분야 국제학술지인 ‘EPJ 데이터 사이언스(EPJ Data Science, IF 5.08)’ 5월 30일자 온라인 판에 게재됐다.

우리 대학 바이오및뇌공학과 정기훈 교수 연구팀이 *나노 플라즈모닉 구조를 통해 빠른 열 순환 및 실시간 정량 분석이 가능한 초고속 실시간 중합효소연쇄반응(PCR) 기술을 개발했다고 7일 밝혔다. ☞ 나노 플라즈모닉 구조(Nanostructures for Plasmonic): 빛의 파장보다 작은 크기의 금속나노구조이며, 빛이 표면에 조사될 때 금속 표면과 유전체의 경계에서 빛과 전자가 상호작용을 한다. 주로 바이오 물질의 검출이나 분자진단에 많이 응용된다.  최근 코로나19를 포함한 전염성이 높은 바이러스의 확산을 방지하기 위해 신속하고 정확하게 바이러스를 검출하는 기술이 절실하게 필요하다. 역전사 중합효소연쇄반응(RT-PCR)은 가장 표준화된 코로나19 진단법으로 바이러스 내부의 유전물질인 RNA를 상보적 DNA로 역전사한 후 타겟 DNA를 증폭해 형광 프로브로 검출하는 방법이다. 그러나 기존 RT-PCR은 높은 민감도와 정확도를 갖추지만, 검출 시간이 길고 고가의 대형장비를 갖춘 장소로 검체를 운송한 후 진단하는 등 실시간 현장 대응의 한계가 존재한다.  연구팀이 개발한 `실시간 나노 플라즈모닉 PCR'은 백색 발광다이오드(LED)의 높은 광 흡수율을 갖는 나노 플라즈모닉 기판에 진공 설계된 미세 유체칩을 결합해 소량의 검체를 신속하게 증폭하고 정량적으로 분석해 바이러스를 단시간 내에 정확하게 검출할 수 있다. 이러한 특징을 이용해 공공장소 등 환자 발생 장소에서 병원성 바이러스의 확산 및 해외유입을 차단할 수 있을 것으로 기대된다.  나노 플라즈모닉 기판은 유리 나노기둥 위 금 나노섬 구조로 가시광선 전 영역에서 높은 광 흡수율을 가지므로 백색 LED의 빛을 열에너지로 치환해 빠르게 열을 발생시키고 내보낼 수 있다. 또한 광열 발생장치의 수직적인 온도 구배로 인한 증폭 효율 저하를 해결하기 위해 연구팀은 진공 설계된 미세 유체칩을 결합했다.  이는 샘플 한 방울을 칩에 넣으면 진공이 액체를 마이크로 챔버로 잡아당겨 자동으로 3분 이내에 주입되고, PCR 과정 동안에 발생하는 미세 기포는 공기 투과성 벽을 통해 제거돼 PCR 효율을 높이는 원리다. 연구팀은 SARS-CoV-2 플라스미드 DNA를 사용해 해당 기술을 검증했고, 40싸이클(95도-60도)을 5분 이내에 수행해 타겟 바이러스를 91%의 증폭 효율과 함께 정량적으로 검출했다. 이는 기존 실시간 PCR 시스템의 긴 소요 시간(약 1시간)에 비해 매우 빠르고, 높은 증폭 효율을 보이므로 신속한 현장 진단에 적용되기 적합할 것으로 보인다.  정기훈 교수는 "실질적으로 현장에서 사용 가능한 초고속 분자진단법을 개발했다ˮ며 "이 실시간 나노 플라즈모닉 PCR 기술은 현장에서 분자진단을 위한 차세대 유전자 증폭 플랫폼을 제공할 것이며 바이러스 확산 방지에 기여할 수 있을 것으로 예상한다ˮ라고 말했다.  우리 대학 바이오및뇌공학과 강병훈 박사과정이 주도한 이번 연구 결과는 국제 학술지 `에이씨에스 나노 (ACS Nano)'에 지난 5월 19일 字로 게재됐다. (논문명: Ultrafast and Real-time Nanoplasmonic On-Chip Polymerase Chain Reaction for Rapid and Quantitative Molecular Diagnostics)  한편 이번 연구는 KAIST 코로나19대응 과학기술뉴딜사업단과 한국연구재단 개인연구지원사업, 바이오기술개발사업으로 수행됐다.

관련 유튜브 영상 링크 : https://www.youtube.com/watch?v=dwV_Xs7tHEY&t=13s 우리 연구진이 뇌 신경세포의 흥분과 억제 불균형을 일으키는 새로운 기전을 규명했다. 이는 발작과 같은 다양한 뇌 신경질환의 원인과 연결되며, 뇌 질환 치료에 활용이 기대된다. 우리 대학 생명과학과 정원석 교수와 박정주 박사과정 연구팀이 억제성 시냅스가 *미세아교세포에 의해 제거되는 분자 기전을 처음으로 밝히고, 이 현상이 과도하게 일어날 때 신경세포의 흥분성 증가로 발작과 같은 뇌 질환이 일어날 수 있음을 증명해 국제학술지 `엠보저널(EMBO Journal)'에 공개했다고 2일 밝혔다.  ☞ 미세아교세포(microgila): 뇌에서 면역기능을 담당하는 신경세포의 일종이다. 뇌와 척추 전역에 분포돼 있으며, 정상적인 뇌 기능을 수행하도록 핵심적인 역할을 한다.  *시냅스는 뇌 발달 및 학습 시에 생성과 제거가 반복되는 변화를 겪는다. 정원석 교수 연구팀은 이전 연구를 통해 비신경세포인 별아교세포와 미세아교세포가 신경세포의 불필요한 시냅스를 잡아먹어 제거할 수 있음을 밝힌 바 있다. 하지만, 이 과정에서 어떤 물질이 특정 시냅스를 표지해 교세포들로 하여금 제거하도록 유도하는지는 알려지지 않았다.  ☞ 시냅스(synapse): 뉴런(신경세포) 간 또는 뉴런과 다른 세포 사이의 접합 관계나 접합 부위를 말한다. 뉴런이 모여 있는 곳, 즉 뇌와 척수에 집중되어 있다.  연구팀은 포스파티딜세린 (phosphatidylserine)이라는 세포막에 존재하는 인지질 중의 하나가 죽어가는 세포 표면에 선택적으로 표지돼 면역세포에 의해 세포를 잡아먹도록 유도한다는 사실에 착안했다. 죽어가는 세포가 제거되는 분자 기전이 시냅스만이 선택적으로 제거되는 현상에도 응용될 수 있을 것이라 예상한 것이다.  이 가정을 증명하기 위해 연구팀은 포스파티딜세린을 신경세포 표면에 인위적으로 노출한 후, 특정 시냅스가 교세포에 의해 잡아먹힐 수 있는지 연구했다.  먼저 연구팀은 포스파티딜세린을 항상 세포 표면으로부터 안으로 지속적으로 불러들여 정상 세포막에서 이들을 노출되지 않도록 막고 있는 플립파아제(Flippase)라는 단백질의 기능을 신경세포에서만 억제할 수 있는 실험용 쥐 모델을 제작했다.  그 결과 놀랍게도 신경세포의 세포체 주변의 표면에서만 선택적으로 포스파티딜세린이 표지됨을 발견했고 이로 인해 세포막이나 흥분성 시냅스의 손상 없이 억제성 시냅스만이 선택적으로 감소함을 발견했다. 그뿐만 아니라 해당 쥐 모델은 청각을 담당하는 뇌 지역에서 흥분-억제 균형이 깨져서 소리로 인해 촉발되는 특이한 발작 증세를 일으킴을 확인했다.  더 나아가 연구팀은 미세아교세포를 인위적으로 제거하거나 미세아교세포에 존재하는 특정 포식 수용체를 제거했을 때, 신경세포의 표면에 포스파티딜세린이 표지되었을지라도 과도한 억제성 시냅스 감소와 발작 증세가 방지될 수 있음을 발견했다.  이로써 신경세포체 주변 세포막에 포스파티딜세린이 표지되는 것이 미세아교세포가 포식 수용체를 통해 억제성 시냅스만을 선택적으로 먹는 기전으로 쓰일 수 있음을 최초로 규명한 것이다.  연구팀의 이 같은 발견은 흥분성 및 억제성 시냅스가 서로 다른 기전을 통해 미세아교세포에 의해 제거될 수 있음을 처음으로 제시한 것이며, 미세아교세포에 의한 과도한 억제성 시냅스 제거 기전이 뇌 신경세포의 흥분-억제 불균형 발생의 새로운 원인이 될 수 있음을 증명한 것이다. 연구팀 관계자는 "비정상적인 억제성 시냅스 수 변화는 발작, 자폐 스펙트럼 장애, 조현병, 치매 등과 같은 다양한 뇌 질환의 유병률과 연관성이 높다ˮ며 "뇌에서의 흥분-억제 균형이 깨져서 일어나는 다양한 뇌 신경질환에서 미세아교세포가 억제성 시냅스를 먹는 현상을 조절하는 것이 이들 질환을 치료하는 새로운 전략이 될 것이다ˮ고 말했다.  우리 대학 생명과학과 박정주 박사과정이 제1 저자로 참여하고, 정원석 교수가 교신저자로 참여한 이번 연구는 국제학술지 `엠보저널(EMBO Journal)'에 지난 5월 20일 字 공개됐다. (논문명: Microglial MERTK eliminates phosphatidylserine-displaying inhibitory post-synapses)  한편, 이번 연구는 삼성미래기술육성재단의 도움을 받아 진행됐다.

우리 대학 김원준 기술경영학부 교수가 이끄는 KAIST 혁신전략정책연구센터(Center for Innovation Strategy and Policy(CISP))가 교육부와 한국연구재단이 지원하는 2021년 이공 분야 대학중점연구소에 6월 3일 선정됐다.  이공 분야 대학중점연구소는 대학 연구소의 특성화, 전문화를 돕기 위해 이공 분야 대학 부설 연구소를 대학의 연구 거점으로 구축하도록 지원하는 사업이다. 최대 9년간 정부출연금 69억 3천만 원을 포함해 총 73억 8천만 원을 지원하며, 과학기술정책의 과학화(Science of Science Policy)를 목표로 사회과학을 포함한 융·복합 분야에서는 최대 규모로 지원하는 사업이다. 이번 지정 공모에 최종 선정된 혁신전략정책연구센터는 김원준 교수(기술경영학부)가 책임 교수를 맡는다. 또한, 정하웅 물리학과 교수, 엄지용 기술경영학부 교수, 김소영, 전치형, 박경렬 과학기술정책 대학원 교수 등 학내 과학기술정책 및 혁신전략정책 분야 교수진들로 연구팀을 꾸린다. 또한, 스콧 스턴(Scott Stern) MIT 교수, 듀크 대학의 애런 차터지(Aaron Chatterji) 교수, 이용석 스탠퍼드대 박사, 윤혜진 노스웨스턴대 교수 등 관련 분야 해외 우수 연구자들과 전임 연구원 5명도 참여한다. 이뿐만 아니라, 한국 과학기술정책 분야의 핵심적인 아젠다를 발굴하고, 연구소의 역할 및 활동 방향을 자문하기 위해 김도연 전 교육과학기술부 장관, 이주호 전 교육과학기술부 장관, 김명자 한국과학기술단체 총연합회 명예회장, 이우일 한국과학기술단체 총연합회 회장 등이 외부 자문위원회로 함께 한다.  혁신전략정책연구센터는 과학기술혁신정책 연구의 글로벌 거점연구소가 되기 위해 증거기반의 과학기술정책(Evidence-based Science and Technology Policy), 과학기술정책의 과학화(Science of Science Policy), 산업전략 및 정책(Industry Strategy and Policy), 국가혁신전략 (National Innovation Strategy), 기업가정신 및 창업 정책(Entrepreneurship Policy) 등에 대해 특화된 연구와 활동을 진행할 예정이다. 나아가 연구 결과를 과학기술정책 수립에 반영하고, 과학기술 입법화를 추진해 과학기술정책의 과학화를 이끌어 가는 역할에 앞장설 방침이다.  또한, 우리나라 과학기술정책의 과학화 기반을 제공하고 미국의 하버드 벨퍼 센터(Harvard Belfer Center), 부르킹스 연구소(Brookings Institute) 등 국제적으로 정책 아젠다를 선도하는 글로벌 거점 연구소로 도약하는 것을 목표로 연구를 수행할 계획이다. 김원준 교수는 “한 국가의 과학기술 역량은 미중 갈등처럼 새롭게 전개되고 있는 글로벌 정치 지정학적, 기술지정학적 패러다임의 변화에 대응하는 핵심적인 자산이며, 과학기술정책의 과학화와 새로운 산업전략의 수립은 과학기술 역량을 결정할 수 있는 중요한 요소”라고 강조했다. 이어 김 교수는 “이번 대학중점연구소 사업을 통해 앞으로 우리나라 과학기술정책의 새로운 패러다임을 열 수 있는 연구 수행에 매진하겠다”라고 밝혔다.

우리 대학 IT융합연구소(소장 이준구) 융합센서팀이 코로나 19 등 감염병 대비 지능형 능동 방역 시스템을 14일 대전 문화예술의 전당에서 시연했다. 장호종 교수 연구팀의 ‘지능형 자동방역시스템’은 코로나19 장기화에 따른 시민 불안을 잠재우고 사회·경제적 피해를 최소화하기 위해 개발됐다. 지하도상가, 대합실, 화장실 등 불특정 다수가 사용하는 다중이용시설에 설치하는 시스템으로 감염병 상시모니터링, 조기경보, 긴급 방역, 공간 살균 및 악취 저감 등을 체계적으로 관리할 수 있다. 또한, 인공지능 및 디지털 트윈 기술을 활용해 확진자 이동동선 알림 및 예측 방역도 가능하다.  연구팀이 개발한 시스템은 디지털 트윈 기반의 실시간 공간 분석, 인체 무해 파장대(405nm) 광원 및 소독액이 능동적으로 동작하는 공간 살균, 광대역 이동통신망 기반 중앙관제 시스템 구축 등 타 방역 시스템과의 차별화된 기술을 바탕으로 감염 위험도가 높은 공간에 대한 상시/긴급 방역 서비스를 제공할 수 있다. 이번 성과는 우리 대학의 원천 기술과 (주)오티에스, ㈜아이원, ㈜이원OMS, 삼정바이오싸이언스, ㈜인컴바이오, 플레어, ㈜유사이언스, 스마트프로, 아이리스, 인트세인, 파인씨앤아이등 11개 대전 지역 기업의 핵심 기술을 활용해 완성했다.  총괄 책임자인 장호종 교수는 “현재 가장 큰 사회 문제 중 하나인 감염병에 대한 시민들의 불안감이 조금이나마 해소되길 바란다”라며, “향후 스마트시티 플랫폼과 연동해 상시모니터링, 조기 경보, 긴급 방역 관리가 체계적으로 관리 되는 시스템을 완성하겠다”라고 밝혔다. 지능형 자동방역시스템은 대전시 토지정보과의 주도로 공유재산심의회, 대전세종연구원의 검토를 통해 필요성을 검증받았다. 대전시는 전국 최초로 엑스포 시민광장 화장실, 유성온천역, 시청역 등에 설치했으며, 안전성 및 효능을 검증한 뒤 설치 장소를 늘려갈 계획이다. 한편, 14일 열린 시연회에는 허태정 대전시장, 이광형 총장, 윤병문 대전디자인진흥원장 등이 참석했다. 

우리 대학 바이오및뇌공학과 이상완 교수(신경과학-인공지능 융합연구센터 소장)가 뇌 기반 인공지능 연구성과를 인정받아 2021년 IBM 학술상(舊 IBM 교수상) 수상자로 최종 선정됐다. IBM 학술상은 미국 IBM과 전 세계 유수 대학과의 연구 협력 활성화를 위해 제정된 상으로 IBM 연구소장 등 조직 내 핵심 연구자들의 내부 지명을 받아 후보자 군이 선정되고, 이후 연구 제안서의 임팩트, 연구의 창의성 및 연구업적 등을 종합적으로 평가해 최종 수상자가 결정된다.  수상자에게는 연구 범위나 특허 관련 제약 조건이 전혀 없는 연구비 형태의 상금이 지급되며, IBM 연구소와 다양한 형태의 연구 교류를 수행할 수 있게 된다. 국내에서는 과거 서울대 윤성로 교수(2018년), 고려대 이재성 교수(2005년), 서울대 문수묵 교수(2000년) 등이 수상자로 선정된 바 있다.  이상완 교수 연구팀은 2019년에 사이언스 로보틱스(Science Robotics)와 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)에 교신저자로 논문을 게재하는 등, 관련 연구성과와 함께 계산신경과학과 인공지능을 융합하는 새로운 연구 분야를 개척한 공로를 인정받았다. 이상완 교수 연구진은 이번 학술상을 바탕으로 IBM과 연구 협력을 확장해 나갈 예정이다. 이 교수는 "기계학습 이론을 이용해 뇌의 복잡한 정보처리 과정을 해석하고, 뇌의 고위수준 정보처리 과정을 인공지능 모델로 이식하는 연구는 이제 막 걸음마를 떼는 단계ˮ라며, "그동안 삼성전자 미래기술육성센터의 지원을 받아 개발해 온 뇌-인공지능 공진화 엔진 기술과 과학기술정보통신부 재원 정보통신기획평가원 지원을 받아 개발한 전두엽 메타 강화학습 모델링 기술을 활용해 앞으로 IBM 연구원들과 공동연구를 진행할 계획이다ˮ라고 말했다.  이 교수는 이에 덧붙여 "2019년 설립한 KAIST 신경과학-인공지능 융합연구센터에서는 이러한 뇌 기반 인공지능 기술의 파급력을 높이기 위해서 IBM 인공지능 연구소뿐만 아니라 딥마인드(DeepMind), 메사추세츠 공과대학(MIT), 옥스퍼드(Oxford) 대학 등 해외 유수 연구기관들과 국제 공동연구 협약을 맺고 활발한 인적 교류 및 국제 공동연구를 하고 있다ˮ고 말했다.  이상완 교수는 올해 수상에 앞서 2016년에는 구글(Google) 교수 연구상 수상자로 선정된 바 있다. 구글 교수 연구상은 IBM 학술상과 유사한 취지로 구글과 전 세계 대학의 선도 연구자들과의 연구 협력 활성화를 위해 제정된 상으로, 계산신경과학 분야에서는 현재까지 이상완 교수가 유일한 한국인 수상자다.  이 교수는 구글 교수 연구상 연구비를 바탕으로 영국 딥마인드 및 유니버시티 칼리지 런던(UCL)과 함께 전두엽 메타 강화학습 이론 정립을 위한 의사결정 뇌과학 기초 연구를 수행해 오고 있으며, 앞으로 IBM과 공동연구를 통해 해당 이론을 발전시키고 인공지능에 적용하는 연구를 수행할 예정이다.  ※ IBM 학술상 안내 홈페이지: https://www.research.ibm.com/university/awards/shared_university.html

우리 혁신전략정책연구센터(CISP)와 글로벌 학술정보분석기업 클래리베이트 애널리틱스(Clarivate Analytics)가 공동으로 '글로벌 AI 혁신경쟁-현재와 미래 보고서'를 지난 5월 25일 발간했다.글로벌 AI 혁신경쟁-현재와 미래 보고서는 전 세계 AI 기술 혁신 전개 상황을 객관적으로 분석하고 체계적인 전략 수립을 돕기 위해 발간됐다. 2010년부터 2019년까지 10년에 걸쳐 한국을 포함한 세계 주요 10개국이 출원한 AI 기술 발명(invention)과 14만7000여건의 특허 출원 현황, AI 세부 기술, 산업별 AI 기술 개발 트렌드 등에 대해 자세하게 분석했으며, 세계 AI 기술 발명의 현황을 통합적으로 분석해 AI 기술 발전에 관한 국가 전략을 구체화한 보고서로 평가받고 있다. 이 보고서에 따르면, 한국은 AI 기술 발명 규모에서 세계 4위를 차지하고 있지만 양적·질적 측면에서 미국(1위)·캐나다(2위)와 격차가 크게 벌어진 것으로 조사됐다. 1위를 차지한 미국은 양과 질 모두에서 절대적 우위를 차지한 것으로 분석됐다.   연구 주체별로 분석한 인공지능 특허 분포에서 한국은 중국 다음으로 대학의 연구 수행 비중이 높지만 영향력 지표에서는 저조한 성과가 도출되었다. 중국은 AI 발명 규모는 세계 1위지만 기술 영향력은 영국, 인도, 대만, 일본 등에 못 미치는 것으로 나타났다. 김원준 혁신전략정책 연구센터장은 "AI 기술 발전을 위해서는 질적 성장을 위한 전략 수립과 산업적 응용과 관련된 AI 연구를 보다 활성화하는 것이 필요하다"고 강조했다. 이어, 김 센터장은 "긴밀한 산학 협력을 바탕으로 하는 AI 생태계를 만들지 못한다면 기업의 해외 의존도가 높아지고 인재들이 해외로 빠져나가는 등의 문제가 발생해 국가 간 AI 경쟁력 격차를 심화시킬 것이다"라고 말했다. 김 교수와 김진우 전 클래리베이트 대표가 주도한 이번 보고서는 KAIST CISP 홈페이지(http://cisp.kaist.ac.kr)에서 자세한 내용을 확인할 수 있다. 한편, KAIST 혁신전략정책연구센터(CISP)는 과학기술정책, 산업전략, 기업가정신 및 창업정책 등 우리 사회와 산업, 과학기술이 나아가야 할 혁신의 방향을 제시하는 글로벌 연구센터로, 과학기술혁신 전략•정책 연구플랫폼을 제공하고 있다.

우리 대학과 산업통상자원부가 코로나19 팬데믹 이후 높아진 전 세계의 위기를 극복하고 우리 산업이 나아가야 할 방향과 제언을 담은 책 『탄력성장』을 지난 2월 출간했다.  기술경영학부 김원준 교수(대표저자), 엄지용 교수, 조항정 교수, 미래전략대학원 서용석 교수, 산업통상자원부(에너지실)가 공동 집필한 『탄력성장』에서는 코로나 팬데믹, 지구온난화, 신냉전 등 역사상 유례없이 상시화 · 거대화 · 복합화되고 있는 전 세계적 위기를 ‘블랙타이드’라고 명명한다. 하나의 재난이 끝나기도 전에 또 다른 재난이 파도처럼 연쇄적이면서 동시다발적으로 밀려온다는 의미다.  저자들은 우리 사회가 위기에 대한 관점을 바꾸야 한다고 지적한다. 위기를 회복해야 할 도전이 아닌 도약을 위한 기회로 바라볼 때, 위기에서 새로운 희망을 찾을 수 있으며 위기 이전보다 더 나은 미래를 만들 수 있다는 주장이다.  또한, 블랙타이드는 우리의 사회 · 경제 · 정치 각 분야 시스템에 충격과 손상을 주고 때로는 시스템의 붕괴를 가져온다고 분석한다. 하지만, 이러한 충격과 손상은 막대한 피해를 가져오는 반면, 기존에 굳어져온 비효율적인 시스템을 혁신하고 변화시키는 데 필요한 변화의 비용, 즉 레거시 비용을 낮춤으로써 변화와 혁신의 새로운 '기회'를 제공한다는 관점을 새롭게 제시하고 있다. 충격과 피해로 인한 아픔과 그것을 회복하는 단계에 머무를 것인지, 아니면 이를 넘어 새로운 기회를 찾고 더욱 도약하는 방향으로 나아갈 것인지는 우리의 선택에 달려있다는 것이다.   이 책에서는 위기의 상황에서 절망이 아닌 희망을 선택하는 것, 위기를 기회로 바라보며 성장의 새로운 모멘텀을 확보하여 더 높이 도약하는 것을 '탄력성장(Resilient Growth)'이라 는 새로운 개념으로 정의하고 있다. 또한, 에너지가 블랙타이드의 가장 큰 영향을 받는 분야이며, 에너지 분야의 탄력성장을 회복하는 일이 향후 반세기에 걸친 우리나라의 성장을 결정하게 될 것이라고 강조한다. 석유 등 화석연료 중심에서 재생에너지, 분산에너지 등 넷제로(탄소중립) 사회로 가려면 무엇을 해야 할지에 관한 고찰과 정책 제안도 책 곳곳에 담았다. 대표 저자인 김원준 교수는 "앞으로 블랙타이드가 전 산업에 미치는 영향은 더욱 커질 것이고, 제조업과 서비스업 등 모든 분야에서 블랙타이드를 대비할 수 있는 '탄력성장' 전략의 수립이 필요하다"라고 말했다.총 2부로 구성된 이 책은 1부에서 블랙타이드와 탄력성장의 의미와 우리가 갖춰야 할 성장 모멘텀을, 2부에서는 대한민국의 에너지 시스템이 가지고 있는 취약점과 나아갈 방향을 근본적으로 바라보는 내용으로 구성되어 있다.