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화학과 학부생, 세계적 저널에 표지논문 게재
- 화학과 4학년 조상연, 물리학과 4년 김수민 학생, 말라리아 연구를 위한 광학영상 기술을 분석해 셀(Cell) 자매지 표지논문에 게재 -- 국내최초 소방관인 故 조용완씨 손자, 3월 의무소방요원으로 입대예정 -
“교수님, 하이젠 베르크(Werner Heisenberg) 같은 역사 속 과학자들은 20대 초반에 세계적인 연구 성과를 냈는데 저는 이대로 가다간 늦어버릴 것 같습니다. 교수님 연구실에서 융합연구를 할 수 있게 도와주세요”
우리 학교 화학과 4학년에 재학 중인 조상연(22) 君이 1학년 때 이 대학에서 물리화학 분야 융합연구의 세계적인 석학인 이효철 화학과 교수를 찾아 와 당차게 부탁한 한 마디다.
조상연 학생이 말라리아 연구와 관련해 제1저자로 발표한 논문이 셀(Cell)지가 발행하는 생명공학분야 최고 권위 학술지인 ‘생명공학의 동향(Trends in Biotechnology, IF=9.644)’ 2월호 표지논문으로 선정됐다.
근래 들어 학부생의 연구 참여가 활발해진 까닭에 과학기술논문인용색인(SCI)급 국제학술지에 논문이 실리는 경우가 가끔씩은 있었지만, 셀 자매지와 같은 세계적인 학술지에, 그것도 표지논문으로 실리는 경우는 거의 없었다. 하지만 오랜만에 KAIST 학부재학생인 조상연 君이 큰일을 이뤄내 학교 안팎으로부터 많은 화제를 모으고 있다.
광주과학고를 2년 만에 조기 졸업하고 2008년 KAIST에 입학한 조 군은 평소 연구에 대한 높은 관심으로 신입생 때부터 KAIST내 다양한 학과를 넘나들며 연구거리를 찾아다녔다.
2학년 때는 화학과 이효철 교수의 지도아래 학부생 연구지원 프로그램인 URP에 참여, ‘시간분해회절에 의한 용액 상 구조 동력학 분석’에 관한 탁월한 연구 성과를 거뒀다. 이 연구로 조 君은 2학년 학생으로는 이례적으로 최우수상을 수상하는 한편 후속연구비 1000만원과 해외학회 참가라는 특전을 받으며 두각을 보이기 시작했다.
바이오 및 뇌 공학과 김동섭 교수와 ‘알카인 수화반응을 촉매하는 단백질의 컴퓨터 디자인’에 대한 연구를 진행하는 한편 EEWS대학원 정유성 교수와는 ‘전산모사를 통한 이산화탄소 흡착 촉매 디자인’ 등에 대한 연구를 수행하기도 했었다.
이후 조상연 君은 2011년 2월부터 약 1년간 바이오광학분야 융합 연구에 대한 세계적 학자인 물리학과 및 광기술연구소 박용근(32) 교수의 지도를 받아 왔다. 이번 셀 자매지에 게재한 논문은 박용근 교수의 지도를 받으며 수행한 연구과제 중 하나다. 같은 공동저자 중 한명인 김수민 학생(24, 제2저자) 역시 물리학과 학부생으로 ‘개별연구제도’를 통해 연구에 참여했다.
조상연 학생은 ‘말라리아 연구를 위한 광학 영상기술’이라는 제목의 이번 논문을 통해 “학질모기에 의해 전염되는 말라리아에 전 세계적으로 매년 약 3억 명이 감염되고 또 수백만 명이 사망하고 있지만, 아직도 말라리아 질병의 많은 부분이 알려져 있지 않다”며 문제를 제기했다.
이와 함께 첨단 광학기술을 말라리아 연구에 적용하려는 노력이 최근 많은 주목을 받고 있는데, 말라리아 연구를 크게 3가지로 나눠 체계적으로 광학기술을 이용하는 전략을 제시했다.
조 君의 이번 연구는 바이오 이미징 기술을 말라리아 감염질환 연구에 통합 적용하고, 말라리아 연구에 적용 가능한 광학영상 방법들을 소개함으로써, 다 학제 간 융합 연구시대에 경쟁력을 갖는 광학-의학연구 전략을 체계적으로 제시한 것으로 높이 평가받고 있다.
조상연 학생은 “고등학교 시절 SEE-KAIST 과제에 출품해 수상하면서 연구에 대한 재미를 느꼈고, 2학년 1학기까지 특정한 학과가 없는 무학과 제도를 운영해 다양한 분야의 융합연구를 할 수 있는 조건을 갖춘 국내 최고의 연구중심대학 KAIST로 진학을 결심했다”며 “특히, 학부생에게 관련분야 최고 교수와 연구기회를 주는 URP 및 개별연구제도로 인해 뛰어난 교수들의 지도와 학교의 충분한 재정적 지원 덕분에 큰 어려움 없이 마음껏 연구를 펼칠 수 있었다”고 말했다.
조 君은 이와 함께 “앞으로 목표는 세상에서 제일 재미있는 융합연구를 하는 과학자가 되는 것”이라며 “제가 하는 연구를 통해 전 세계 어려운 상황에 놓인 많은 사람들을 도우는 데 노력할 것”이라고 말했다.
조 君은 바쁜 학업생활 속에서도 지역사회를 위해 저소득층 중학생들을 위한 봉사단체인 ‘배움을 나누는 사람들’에서 2년간 꾸준히 봉사를 해왔으며, KAIST 자연과학 학술동아리인 ‘KINS’를 설립했고, 자연과학대학 소식지인 ‘KAIST Science’ 기자로도 활동해 왔다.
조 君은 현재 해외 대학원 입학을 계획하고 있으며 올 3월 입대해 의무소방요원으로 군복무를 할 예정이다. 조 君의 할아버지는 우리나라 최초의 소방관인 故 조용완 씨로 소방관에 대한 남다른 인연으로 군 생활을 시작할 예정이다.
한편, 이번 연구는 KAIST ‘신임교원정착연구사업‘과 ’광기술연구소연구사업‘의 일환으로 이뤄졌으며 화학과 학사과정 조상연(22, 제1저자) 君을 포함해 물리학과 학사과정 김수민(24, 제2저자) 학생과 물리학과 김영찬 박사(30, 공저자)가 함께 수행했다.(끝)
붙임 : 논문요약, 보충자료, 사진설명
<논문요약>
논문주제 : 말라리아 연구를 위한 광학 영상기술
학질모기에 의해 전염되는 말라리아에 전 세계적으로 매년 약 3억 명이 감염되고 수백만 명이 사망하고 있지만, 아직도 말라리아 질병의 많은 부분이 알려져 있지 않다. 세계 각국은 말라리아 감염을 연구하고, 말라리아를 진단하고 치료하는 장비 개발에 박차를 가하고 있다.
빌게이츠 Microsoft사 전 회장 부부가 설립한 Bill & Melinda Gates 재단에서 말라리아 연구에 막대한 연구비를 지원하기 시작했으며, Apple, Google, Intel사 등이 연합 설립한 Intellectual ventures사에서도 빛을 이용한 말라리아 진단 연구를 진행하고 있는 것이 그 사례들이다.
최근에는 첨단 광학 기술을 말라리아 연구에 적용하려는 노력이 최근 많은 주목을 받고 있는데, 박 교수 연구팀은 말라리아 연구를 크게 3가지로 나누어 체계적으로 광학기술을 이용하는 전략을 제시했다.
▲말라리아에 감염된 적혈구를 외부 염색 물질을 사용하여 체외에서 광학 영상을 측정하는 방법과 ▲말라리아에 감염된 적혈구를 외부 염색 물질을 사용하지 않고, 적혈구 자체의 광학적 신호를 이용하여 체외에서 영상을 획득하는 방법 그리고 ▲체내에서 말라리아 기생충이 숙주 세포를 감염시키는 과정의 광학 영상을 획득하는 방법이다.
이 논문에서는 물리학(광학)과 의학(감염질환)의 효과적인 융합 연구를 위한 체계화된 전략을 소개했기 때문에 실제 말라리아를 연구하는 연구자들에게 실질적인 도움이 될 수 있을 것이라고 평가받고 있다.
제1저자로 참여한 조상연 학생은 “이번 논문은 연구팀에서 수행하고 있는 굴절률 차이를 이용한 광학영상기술 및 최신 광학영상 기술들이 말라리아에 어떻게 이용될 수 있는가를 소개함으로써, 말라리아 진단 및 치료 연구에 힘을 실어줄 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다.
<보충자료: 용어설명>
○ SEE-KAIST1992년 첫 행사를 시작으로 `Open-KAIST`와 번갈아 격년제로 실시해오는 행사로 KAIST 연구 성과, 과학고 탐구 성과, 산업체 연구개발 제품 등을 직접 보고 체험할 수 있는 KAIST의 대표적인 과학문화 대중화 행사다.
○ 무학과제도학사과정의 우수한 학생들에게 학과선택의 자율성을 보장하기 위해 학과 구 분 없이 입학해 개인의 적성 등을 고려해 2학년 1학기를 마친 후 학과를 선택하는 제도.
○ URP
학사과정 학생들이 지도교수와 지도조교의 지도하에 실질적인 실험 및 연구를 할 수 있도록, 연구비 지원 및 학점 연계를 통해 학부생의 연구를 현실적으로 지원하는 프로그램
① Long-Term URP 프로그램 (연 1회 실시)
가. 연구기간 : 12개월 (2011년 12월 26일~2012년 12월 21일)
나. 지원내역
* 단독 : 장학금 1,500천원+연구비 3,000천원
* 팀 : 1인당 장학금 1,200천원+연구비 4,000천원
② 겨울/봄학기, 여름/가을학기 URP 프로그램
가. 연구기간 : 5개월~6개월
나. 지원내역
* 단독 : 장학금 1,000천원+연구비 1,500천원 * 팀 : 1인당 장학금 800천원+연구비 2,000천원
○ 하이젠베르크
하이젠베르크는 1901년 독일에서 출생했다. 그의 아버지는 의학교수였고 그는 뮌헨대학에서 아놀드 좀머펠트(Arnold Sommerfeld) 밑에서 이론물리를 공부했고, 1923년에 박사학위를 받았다. 같은 해에 그는 괴팅겐대학에서 보른(Max Born)의 조수가 되었으며, 다음해에는 강사가 된다. 다음 3년간 코펜하겐에서 닐스 보어와 함께 일하고, 1927년부터 1941년 까지 라이프치히대학의 이론물리학 교수가 된다.거기서 볼프강 파울리 등과 연구하며 양자 전기 역학과 양자장 이론을 발전 시켰고, 핵 물리학과 고 에너지 물리학의 발전에 넓고도 깊은 영향을 미쳤다. 불확정성 원리로 유명한 하이젠베르크는 양자역학의 탄생에 기여한 공로로 1932년 노벨물리학상을 받았다.
<사진설명>
조상연 학생의 지도교수인 물리학과 박용근 교수
연구자 사진 : 왼쪽부터 김수민 학생, 김영찬 박사, 조상연 학생
Trends in Biotechnology 2012년 2월 호 논문표지
2012.02.01 조회수 30821 -
꿈의 신소재
우리 학교 나노과학기술대학원 김용현 교수 연구팀과 인하대 물리화학부 박성진 교수 연구팀이 공동 참여한 나노그래핀의 화학구조 규명에 관한 논문이 네이처 커뮤니케이션스(Nature Communications) 2012년 1월호에 게재됐다.
국제적 권위지인 네이처(Nature)의 과학분야 자매지인 네이처 커뮤니케이션스에 게재된 논문은 분광학적인 방법을 사용해 나노그래핀 소재의 자세한 화학구조와 생성원리, 전기적 특성을 획기적으로 향상시킬 수 있는 분자단위가 나노그래핀 내에 존재함을 규명했다.
두 대학 공동연구팀은 이번 연구결과를 통해 나노그래핀의 구조와 특성을 근본적으로 이해할 수 있게 됐으며 배터리, 초고용량 축전지, 투명전극, 초경량 고강도 복합재료 등에 나노그래핀 소재를 이용할 수 있는 새로운 가능성을 열게 됐다고 평가했다.
나노그래핀 소재는 여러 응용 분야에 적용되고 있음에도 불구, 현재까지 자세한 분자구조와 생성원리, 전기적 특성의 원인 등이 규명되지 않아 성능 개선과 응용 목적에 맞춘 소재의 변형이 불가능했다.
2012.01.25 조회수 13718 -
이상엽 특훈교수, 스위스 다보스포럼 참석
- 세계 10대 미래기술 선정, 화학 산업의 미래 논의 -
우리 학교 생명화학공학과 이상엽(생명과학기술대학 학장) 특훈교수가 오는 25일부터 29일까지 스위스 다보스에서 열리는 세계경제포럼(World Economic Forum, WEF) 연례총회(다보스포럼)에 참석한다.
이 교수는 26일 다보스 선스타파크호텔에서 개최되는 세계 화학산업 최고경영자 회의에 참석해 화학산업의 미래와 바이오기반의 친환경 화학물질 및 에너지 생산에 관한 토론을 벌이며, 27일에는 다보스포럼의 ‘알려진 모든 항생제가 효력이 없어진다면?’이라는 세션에서 패널을 맡아 주제발표와 토론을 하게 된다.
이와 함께 세계경제포럼의 미래기술 글로벌 아젠다 카운슬(Global Agenda Council on Emerging Technologies) 의장을 맡고 있는 이 교수는 다보스포럼 기간 중 카운슬 멤버들과 전 세계 리더들의 의견을 종합해 앞으로 인류와 지구환경 문제를 해결하는데 가장 중요한 ‘세계 10대 미래기술’을 선정할 예정이다. 이들이 선정한 10대 기술은 오는 2월 중순께 발표될 예정이다.
이상엽 특훈교수는 시스템대사공학 분야를 창시한 세계적인 학자인데 미생물의 대사회로를 시스템 수준에서 조작해 다양한 원유 유래 화학물질을 바이오기반으로 친환경적으로 만드는 연구에서 큰 업적을 내고 있다. 최근에는 암젠 기조강연상, 미국 대통령 녹색도전기술상 등을 수상하기도 했다.
매년 스위스에서 약 1주일간 개최되는 다보스포럼에는 세계 각국의 정계와 관계, 재계의 수뇌들이 모여 정치와 경제, 문화에 이르는 폭넓은 분야에 걸쳐 각종 정보를 교환하고 세계경제 발전방안 등을 논의한다.
2012.01.19 조회수 17036 -
장석복 교수 논문, 톰슨 로이터사의 ‘Fast Moving Front’논문으로 선정
우리 학교 화학과 장석복 교수팀(제1저자 조승환 박사과정 학생)이 미국 화학회지(Journal of the American Chemical Society)에 2008년 발표한 논문이 미국 톰슨 로이터(Thomson Reuters)가 선정하는 ‘이 달의 주목할 만 논문(This Month’s Fast Moving Fronts Paper)’으로 선정됐다.
톰슨 로이터사는 매월 SCI 저널 중 최근 3년간 각 학문분야별로 피인용 빈도가 높은 논문을 선정해 논문에 관한 설명과 함께 저자의 인터뷰를 게재하고 있다.
2008년 장 교수팀이 발표한 ‘팔라듐 촉매를 이용한 피리딘 유도체의 탄소-수소 활성화 반응’에 관한 연구가 관련분야에서 많이 인용되면서 그만큼 중요한 학문적 성과로 여겨져 이 상을 수상하는 영예를 얻었다.
장석복 교수는 “저반응성 탄화수소 활성화에 관한 연구는 미래 인류 문명에 필수적인 원료화합물의 공급을 가능하게 할 매우 중대한 프로젝트”라면서 “앞으로 많은 나라들이 화학원료물질 확보방안을 중요한 연구과제로 삼게 될 것”이라고 말했다.
이와 함께 “연구 결과는 이러한 프로젝트의 시초를 다진 의의가 있으며 현재까지는 기초연구에 머무르고 있지만, 실용화되면 탄화수소로부터 메탄과 같은 고부가가치의 화학연료를 대량으로 생산할 수 있을 뿐만 아니라, 합성소재, 의료, 화학물질 등에도 다양하게 응용될 수 있을 것”이라고 강조했다.
2012.01.17 조회수 13396 -
모교를 빛낸 ‘올해의 동문상’ 선정
- 백만기 김&장 고문, 이용희 KAIST 자연과학대학장, 양세인 OCI 부사장
- 김대훈 LG CNS 대표이사, 나성균 네오위즈 대표이사 선정 - 시상식은 14일 오후 6시 서울 메리어트호텔 신년교례회서 개최
우리 학교 총동문회(회장 임형규)는 국가와 사회의 발전에 공헌하고 모교의 명예를 높인 ‘2011 올해의 동문상’ 수상자를 선정했다.
이번에 선정된 ‘올해의 동문상’ 수상자는 백만기 김&장 고문, 이용희 KAIST 자연과학대학장, 양세인 OCI 부사장, 김대훈 LG CNS 대표이사, 나성균 네오위즈 대표이사 등 5명이다.
백만기(전기및전자공학과, 석사 4회) 김&장 고문은 지식경제부 사무관, 특허청 심사관, 김&장 변리사 등을 거치며 선구자적으로 공학과 행정의 융합을 시도하며 이공계 전문 인력 진로 확대에 공헌했다.
이용희(물리학과, 석사 5회) KAIST 물리학과 교수는 광결정 물리광학 분야의 세계적인 학자로 한국과학상을 수상하는 등 탁월한 연구 성과를 이룩하고 현재 자연과학대학장으로 재직하며 모교 발전에 기여했다.
양세인(생명화학공학과, 석사 6회) OCI 부사장은 신재생 에너지 산업의 핵심 소재인 폴리실리콘 최초 국산화 기술 개발을 선도하여 ㈜OCI가 세계적 경쟁력을 확보하는데 결정적인 기여를 했다.
김대훈(산업및시스템공학과, 석사 7회) LG CNS 대표이사는 스마트 기술을 다양한 산업에 적용하여 LG CNS가 경쟁력을 확보하는데 선도적 역할을 하며 우리나라 IT산업을 세계 최고 수준으로 발전시키는데 크게 기여했다.
나성균(경영과학과, 석사 22회) 네오위즈 대표이사는 한국 IT벤처산업을 이끄는 젊은 리더로, IT 산업 기술 발전에 크게 기여하는 성과를 나타내 올해의 동문으로 선정됐다.
한편 ‘올해의 동문상’은 지난 1992년부터 제정돼 국가와 사회발전에 공헌하고 모교의 명예를 높인 동문에게 주어진다. 시상은 14일 오후 6시부터 서울 메리어트호텔에서 열린 KAIST 총동문회 신년교례회 행사장에서 진행됐다.
2012.01.16 조회수 16953 -
올해의 KAIST인 상 수상자에 김은성 교수 선정
- 초고체(supersolidity)물질 존재 사실 세계 최초로 입증해 물리학계 관심 받아 -
우리 대학은 2011년 ‘올해의 KAIST인 상’에 김은성(金恩成, 40) 물리학과 교수를 선정했다. 시상식은 1월 2일(월) 오전 10시 교내 대강당에서 진행한다.
김은성 교수는 고체 헬륨을 극저온(영하 273도)으로 냉각시키면, 고체임에도 불구하고 그 일부가 별다른 저항 없이 자유롭게 흐르는 독특한 물질 상태(초고체)로 존재한다는 사실을 비틀림 진동자(torsion pendulum)를 이용하여 2004년 세계 최초로 규명한 초고체 연구의 선구자이다.
초고체 현상은 1930년대에 이론적으로 예측됐으나 실증이 어려운 물리학의 난제 중 하나였다.
김 교수는 미국 펜실베니아 주립대에서 박사과정을 밟던 2004년에 스승인 모제스 챈 교수와 함께 고체 상태에서 초유체 현상을 보이는 물질을 처음으로 발견해 ‘네이처’에 발표해 학계의 주목을 받았다. 이후 ‘사이언스’에서 특집기사를 실었고 ‘뉴욕타임즈’는 과학면 전면기사로 ‘초고체’를 조명했다.
초고체 연구는 학문적 파급력이 크기 때문에 김 교수는 물리학계에서 노벨상에 가장 가까운 인물 중 한사람으로 평가받고 있다.
이러한 공적을 인정받은 김 교수는 국제 물리 및 응용물리학 협회에서 2011년 젊은 과학자상을, 2011년 9월에는 교육과학기술부 주관 이달의 과학자 상을 수상했다.김 교수는 “불투명한 결과를 놓고 새로운 걸 연구하는 과정은 무척 힘든 일이다”며 “KAIST인 상에 걸맞은 대한민국 대표 과학자가 되도록 열심히 연구하겠다”고 수상소감을 밝혔다.
‘올해의 KAIST인 상’은 한 해 동안 국내•외적으로 KAIST를 빛낸 교원에게 수여하는 상으로 ▲세계적인 학술잡지에 표지인물로 선정된 교원 ▲세계적인 신기술 개발 또는 학술연구 업적이 탁월한 교원 ▲거액의 연구비 및 발전기금을 유치한 교원 ▲ KAIST 위상을 대내•외적으로 높인 교원에 수여하며 올 해로 11회째를 맞는다.
2012.01.02 조회수 15302 -
전기적‧자기적 성질 동시에 갖는 신물질 물성 규명
- 네이처 커뮤니케이션 발표, “현존 저장장치(RAM)의 장점만을 취한 차세대 메모리 개발 가능성 열어”-
국내 연구진이 상온에서 전기적 성질(강유전성)과 자기적 성질(자성)을 동시에 갖는 새로운 물질인 ‘다강체’의 물성을 규명하여 현존하는 저장장치(RAM)의 장점만을 취한 차세대 비휘발성 메모리 개발에 새로운 가능성을 열었다.
양찬호 교수가 주도하고 박재훈 교수(포스텍), 정윤희 교수(포스텍) 및 김기훈 교수(서울대) 등이 참여한 이번 연구는 교육과학기술부(장관 이주호)와 한국연구재단(이사장 직무대행 김병국)이 추진하는 중견연구자지원사업(핵심연구)의 지원을 받아 수행되었고, 연구결과는 세계 최고 권위의 과학전문지 ‘네이처(Nature)’의 자매지인 ‘네이처 커뮤니케이션(Nature Communications)"에 11월 29일자로 게재되었다. (논문명: Concurrent transition of ferroelectric and magnetic ordering near room temperature)
양찬호 교수 연구팀은 다강체(비스무스 철산화물)를 단결정 박막으로 만들 때 발생하는 압축 변형의 결과로, 강유전* 상전이와 자성 상전이가 같은 온도**에서 동시에 일어나는 새로운 물질의 상태를 발견하였다.
*) 강유전(Ferroelectricity) : 전기장을 가하지 않아도 자연 상태에서 양이온과 음이온으로 분리되는 성질
**) 상전이(Phase transition) 온도 : 물질이 갖는 물성의 상태인 상(像, phase)이 특정 온도에서 바뀌기도 하는데, 그 온도를 지칭함
강유전체는 대용량 데이터를 저장(D램)할 수 있으면서 작동 속도가 빠르며(S램) 전원 없이도 데이터가 지워지지 않는(플래시 메모리) 장점만을 고루 갖춘 차세대 반도체 메모리(F램)의 핵심 물질이고, 자성체는 자기를 이용해 정보를 기억하는 새로운 형태의 기억소자(M램)의 필수적인 요소이다.
이 두 이질적인 현상이 하나의 물질에서 동시에 발생하는 것은 대단히 희귀한 일로서, 특히 각각의 상전이 온도가 일치한다는 것은 진성(proper) 강유전체에서는 전례가 없는 것이다.
이것은 전기적 성질과 자기적 성질이 상호 연관성이 강하다는 것을 의미하는 것으로, 전기적으로 자성을 조정하거나 자기장으로 유전 분극을 조정하는 것을 기반으로 한 신개념 비휘발성 메모리 소자 개발에 한걸음 다가선 것으로 평가된다.
기존의 비스무스 철산화물은 탁월한 상온 강유전성에도 불구하고 자기-전기 상호작용에는 의문점이 있었다. 그러나 양 교수팀이 새롭게 발견한 상태는 기존의 물질과는 결정구조가 다른 신물질로서, 발현되는 모든 물성이 획기적으로 다르며, 전기와 자기 상전이의 일치라는 뜻밖의 결과를 확인하였다. 전기적‧자기적 질서의 상전이 온도가 같은 유일한 진성 강유전 물질의 발견은 자기-전기 상호작용을 연구할 새로운 모델 물질을 찾았다는데 의미가 있다. 또한 상전이 온도가 상온이라는 점은 응용 가능성이 크다는 점을 시사한다. 양찬호 교수는 “이번 연구결과를 통해 현재 응집물질물리 및 재료과학 분야의 한 화두인 다강체 연구에서 우리 연구팀이 새로운 물질을 발견하고 주요 물성을 밝혀냄에 따라, 세계 다강체 연구에서 선도적 입지를 차지할 수 있을 것으로 기대한다”고 연구의의를 밝혔다.T-BFO 박막의 강유전 도메인 구조
2011.12.22 조회수 18641 -
LED의 새로운 발견, 형광체 없이 다양한 색깔의 빛 낸다!
- 나노 피라미드 반도체에서 복합 에너지 구조가 형성됨을 규명 -
- 형광체 없는 단일 칩 다중 파장 LED 개발 길 열어 -- ‘어드밴스드 머티리얼스’ 12월호 표지논문 선정 -
우리 학교 물리학과 조용훈 교수팀이 나노미터 크기의 육각 피라미드 구조를 적용한 LED 소자에서 다양한 색깔의 빛을 낼 수 있는 현상을 규명했다.
빛의 혁명을 주도하고 있는 LED(발광다이오드)는 반도체에 전류를 흘려주면 빛을 내는 성질을 이용한 반도체 발광 소자로 조명, TV, 각종 표시장치 등에 널리 활용되고 있다.
일반적으로 조명에 주로 사용되는 백색 LED는 청색 LED칩 위에 노란색 형광체를 도포하거나 또는 복잡한 회로를 이용해 여러 개의 LED칩을 동시에 구동해야 백색 빛을 낼 수 있다.
조용훈 교수 연구팀은 반도체에 매우 작은 육각 피라미드 구조를 만들고 LED 소자를 구현해 전류를 흘려주면 육각 피라미드의 면, 모서리, 꼭지점에서 각각 다른 에너지 크기를 갖는 복합구조가 형성된다는 현상을 발견했다.
위치에 따른 에너지 차이로 인해 피라미드의 면, 모서리, 꼭지점에서 각각 청녹색, 노란색, 주황색의 빛이 발생했는데 이러한 특성은 백색 LED 뿐만 아니라 다양한 빛을 낼 수 있는 가능성을 보여준 것이다.
[그림 1] (상) 전류 구동에 의해 발광하는 나노 피라미드 LED 개념도 및 LED 발광 사진. (하) 나노 피라미드의 위치에 따라 서로 다른 차원을 갖는 양자 구조에서 다른 파장의 빛이 방출됨을 보이는 고해상도 발광 이미지.
따라서 LED에 나노 피라미드 구조를 적용하면 일반적인 넓은 파장대역을 갖는 발광이 전류 구동만을 통해서도 가능해지기 때문에 형광체를 사용하지 않으면서도 단일 LED칩에서 다양한 색상의 빛을 낼 수 있는 새로운 개념의 발광소자 개발이 가능할 것으로 기대된다.
또한, 기존 LED는 다양한 색을 내기 위해 형광체를 칩 위에 도포하는 구조적 특성으로 인해 빛의 에너지 효율에 제약이 있었으나, 형광체가 필요 없는 나노 피라미드구조는 이러한 단점을 극복해 더욱 밝은 빛을 낼 수 있을 것으로 예상된다.
조용훈 교수는 “나노미터 크기의 피라미드 반도체 안에서 위치에 따라 서로 다른 에너지를 갖는 흥미로운 현상을 이용하면, 형광체를 사용하지 않는 단일 칩 백색 LED와 함께 신개념의 나노 광원을 개발하는데 응용될 수 있을 것”이라고 말했다.
이번 연구결과는 재료 분야의 세계적 학술지인 "어드밴스드 머티리얼즈(Advanced Materials)" 12월호(1일자) 표지 논문으로 선정됐다.
KAIST 물리학과의 고영호 (1저자)와 김제형 (2저자) 박사과정 학생이 주도적으로 참여한 이번 연구는 교육과학기술부와 한국연구재단이 추진하는 WCU(세계수준의 연구중심대학) 육성사업 등의 지원을 받아 수행됐다.
연구자사진
[그림 2] 복합 양자구조를 가지고 있는 나노 피라미드 LED가 전류 구동으로 발광되는 개념도. (12월 1일자 Advanced Materials 표지 논문 그림)
2011.12.14 조회수 20321 -
대학평의회 평의원 선거관리위원회 구성 마쳐
- 위원장 1명, 위원 4명 구성...11월 1일 대학평의회 출범 ‘순항‘
-24~27일 4일간 무기명 인터넷투표, 선임직 교수 평의원 15명 선출
우리 학교가 대학평의회 평의원 선출을 위한 선거관리위원회 구성을 끝내고 11월 1일로 예정된 대학평의회 출범 준비를 서두르고 있다.
우리 대학은 이승섭(기계공학) 홍성철(전기및전자) 교수(이상 보직교수 2명), 임종태(전기및전자) 김상율(화학) 교수(이상 교수협의회 추천 2명) 등 모두 4명의 교수를 선거관리위원회 위원으로 선임하는 등 선관위 인선을 마쳤다고 19일 밝혔다. 위원장은 지난 13일 전체교수회의에서 추대받은 박윤식 교수(기계공학)가 맡았다.
(■ 참조: <붙임>KAIST 대학평의회 선거관리위원회 위원 명단)
우리 학교는 지난 13일 ‘대학평의회 설치계획(안)’을 전체교수회의에서 추인 받은데 이어 선관위 활동 본격화로 평의회 출범에 더 속도를 내게 됐다.
이번 선거는 11월 1일 발족 예정인 대학평의회 평의원 25명 중 전체교수회의가 선출하는 평의원 15명을 뽑는 선거로 21일까지 입후보자 등록을 받아 24일 오전 9시부터 27일 오후 6시까지 나흘간 무기명 인터넷투표로 치러진다.
전임직(영년직 트랙) 교수만 투표에 참여할 수 있으며, 선관위는 20일까지 KAIST 포털 안에 투표 자격 확인 시스템을 갖춘 선거 웹페이지를 구축할 예정이다.
KAIST는 이번 선거에서 선출한 평의원 15명과 임명직 10명 등 모두 25명의 평의원으로 구성된 대학평의회를 발족해 오는 11월 1일 제1회 대학평의회를 연다. 이날 의장과 부의장도 함께 선출해 대학평의회 인선을 최종 확정지을 예정이다.
2011.10.19 조회수 13400
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과학 기술을 이해하는 자가 미래를 지배한다!
- KAIST 명강시리즈 첫 번째, ‘정보의 미래에서 길을 찾다’ -
- 인정받는 KAIST 명사들의 강연 이어져 -
- KAIST 도곡캠퍼스서 10월 12일~12월 14일 총 10회 강연 -
우리 학교는 명강 첫 번째 시리즈인 ‘정보의 미래에서 길을 찾다’를 10월 12일~12월 14일, 매주 수요일 저녁 7시 30분부터 9시 30분까지 KAIST 도곡캠퍼스 AMP홀에서 갖는다.
이번에 첫 번째로 실시되는 ‘KAIST 명강’에서는 ‘정보의 미래’를 주제로 ▲최근 과학의 담장을 넘어 경제와 사회, 정치 영역에까지 커다란 파급력을 미치고 있는 복잡계 네크워크 ▲생명에 대한 정보를 고스란히 담고 있어 의학과 생명 공학의 영원한 화두인 유전자 ▲최신 물리학 이론으로 우리 주변을 감싸고 있는 매트릭스를 구성하고 파헤치는 암호학에 대해 살펴본다.
KAIST 물리학과 정하웅 교수의 강연을 시작으로 바이오 및 뇌공학과 김동섭 교수, 물리학과 이해웅 교수로 이어지는 이번 강연은 각 교수마다 3주간에 걸쳐 총 9주 동안 세부적인 주제로 강연을 진행한다.
이어서 마지막 10주차에는 KAIST 바이오 및 뇌공학과 정재승 교수의 사회로 강연자 모두가 한자리에 모여 오늘날 정보가 왜 그토록 중요한지, 실제로 우리 삶에 어떤 영향들을 미치고 있는지, 그리고 앞으로 다가올 정보 사회는 어떤 모습일지 등에 대해 자유롭게 토론하는 자리를 갖는다.
KAIST 바이오 및 뇌공학과 정재승 교수는 “이번 강의는 일반인들이 접근하기 어려운 과학기술 정보를 강단에서 인정받는 KAIST 교수들이 이해하기 쉽고 친숙하게 풀어낼 예정”이라며 “평소에 관심과 흥미를 갖고 있었던 일반인들이 관련분야에 대한 교양을 쌓기에 좋은 기회가 될 것"이라고 말했다.
앞으로도 KAIST는 ㈜사이언스북스와 공동으로 주목받고 있는 최신 과학기술 분야를 주제로 ‘KAIST 명강’ 시리즈를 이어나갈 예정이다.
한편, 이번 행사는 최첨단 과학기술연구의 선도 기관인 KAIST와 대표적인 대중과학서 전문 출판사인 ㈜사이언스북스가 과학의 대중화를 위해 최신 연구 성과를 과학에 관심 있는 일반인들과 함께 나누고자 기획됐다.
2011.10.12 조회수 13819 -
신경계 독성 물질의 독성 제거 및 감지에 대한 연구 동향 리뷰
- 2년여 동안의 집필, 600 여개의 참고문헌, "케미컬 리뷰즈" 온라인판 6월호 게재
우리학교 화학과 데이비드 처칠(David G. Churchill) 교수가 "신경계 독성 물질의 독성 제거 및 감지 기술에 대한 리뷰" 논문이 화학분야 세계적 학술지인 ‘케미컬 리뷰(Chemical Reviews)" 지 온라인판(6월 13일자)에 게재됐다.
신경계 독성 물질은 일반적으로 유기포스폰산(organophosphonate) 화학 구조를 가지고 있으며, 중추신경계에 치명적인 영향을 주는 것으로 알려져 있다. 따라서 이러한 물질들에 대한 독성 제거 및 감지에 대한 요구가 계속 있다. 대표적인 신경계 독성 물질로는 VX, 사린(Sarin), 타분(Tabun), 소만(Soman) 가스 등이 있으며, 사린 가스는 1995년 도쿄 지하철 독가스 사건에 사용되기도 한 위험한 물질이다.
이번 리뷰 논문에서는 지난 수십년 동안 발표됐던 신경계 독성 물질의 독성 제거 및 감지 기술에 관한 논문 및 특허에 관해 요약 정리했다. 실제 독성 물질을 이용한 연구뿐만 아니라 상대적으로 독성이 약한 구조적 유사체 및 유기포스폰산 살충제를 이용한 연구 결과도 본 리뷰에서 다루었다. 주요 내용으로는 ▲ 신경계 독성 물질 및 유사체에 대한 소개 및 신경계 작용 기작 ▲ 다양한 화학 반응(가수분해, 산화반응, 친핵체반응, 표면화학)을 이용한 신경계 독성 물질의 분해 및 독성 제거 ▲ 다양한 분석 방법(분광학적 기술, 크로마토그래프, 질량 분석, 전기화학)을 이용한 감지 기술 등을 포함하고 있다.
처칠 교수는 “이번 리뷰는 신경계 독성 물질에 대한 그 동안의 연구 정보를 제공하며, 이를 바탕으로 새로운 연구 분야 및 전략을 세우는 데에 도움을 줄 것이며, 이를 통해 더욱 폭넓은 분자 수준에서의 신경계 독성 물질의 이해에 전환점이 될 것” 이라고 밝혔다.
한편, 이 논문은 처칠 교수와 김기봉, Tsay Olga 박사과정 학생 및 미국 켄터키 주립대학 데이비드 에트우드(David A. Atwood) 교수가 약 2년에 걸쳐 공동 집필했다.
2011.08.22 조회수 14817 -
유룡 교수, 벌집 모양 규칙적 구조의 제올라이트 개발
- 사이언스誌 발표,“제올라이트 학계의 20여년 숙원 과제 해결!”-
우리 학교 화학과 유룡 교수 연구팀은 벌집모양의 메조나노기공과 보다 미세한 크기의 마이크로나노기공이 규칙적으로 배열되어 있는 ‘육방정계 구조규칙적 위계나노다공성 제올라이트’ 신물질을 개발하는데 성공하였다.
유 교수팀은 2009년 나노판상형태의 초박막 제올라이트 물질을 합성하여 세계 최고 권위의 과학 학술지인 네이처誌에 게재한데 이어, 벌집모양의 메조나노기공을 갖는 제올라이트 물질의 개발 성과로 사이언스誌 2011년 7월호(7월 15일자)에 논문을 게재하여 제올라이트 연구의 우수성과 학술적 중요성을 모두 인정받았다.
제올라이트는 가솔린 생산을 비롯하여 석유화학산업 전반에 걸쳐 세계적으로 가장 널리 이용되는 촉매물질이다. 촉매는 다양한 화학 반응에서 사용되어 반응을 촉진시킴은 물론, 반응 시간을 단축시켜 경제성을 높이는 데 활용되는 물질이다. 화학 산업 분야에서 사용되는 촉매 물질들은 사용 후 분리를 용이하게 하기 위해 주로 고체 형태로 이루어진 촉매를 사용하는데, 제올라이트는 현재 사용되고 있는 다양한 고체 촉매들 중에서 40% 이상을 차지할 정도로 매우 높은 비율로 다양한 화학 산업 전반에 걸쳐 이용되고 있는 물질이다. 때문에, 제올라이트의 촉매 효율을 높일 경우, 이에 따른 경제적 효과는 막대하다고 할 수 있다.
기존에 산업 전반 분야에 사용되고 있는 일반 제올라이트 촉매 물질들은 내부에 무수한 미세구멍(나노세공)들이 규칙적으로 뚫려 있지만 그 직경이 매우 작아 반응 대상 분자의 확산 속도가 느리기 때문에 촉매활성이 낮은 단점이 있었다. 이를 해결하기 위해 연구팀은 미세한 마이크로나노기공과 그 보다 큰 직경의 메조나노기공이 동시에 규칙적으로 배열*되어 있는 제올라이트 물질을 합성하였다. 이러한 구조의 물질은 제올라이트 학계에서 수많은 연구자들이 합성하고자 지난 20여 년 이상을 시도해온 물질로서, 이번에 유 교수팀이 드디어 제올라이트 학계의 20여 년 동안의 숙원 과제를 해결하는 방법을 제시한 것이다. * 작은 도로만 있어 교통체증이 심한 대도시에 큰 도로와 작은 도로를 유기적으로 구성하는 도시계획을 수립, 시행함으로써 원활한 교통 흐름을 만들어 내는 원리와 같다. 크고 작은 나노세공이 유기적으로 연결된 제올라이트 내부에서 분자의 흐름이 훨씬 수월해진다.
이번에 개발한 제올라이트 물질은 연구팀이 특수 설계한 계면활성제를 사용하여 합성할 수 있었다. 이 계면활성제는 머리 부분에 제올라이트 마이크로 기공 유도체를 포함하여 제올라이트 골격의 형성을 유도하고, 소수성 꼬리 부분은 제올라이트의 마이크로 기공보다 더 큰 메조 기공을 벌집 구조 모양으로 배열할 수 있도록 하였다. 지금까지 알려져 있는 제올라이트 합성 원리는 하나의 기공 유도 분자가 하나의 매우 작은 마이크로 기공을 유도했던 반면에, 본 연구팀이 개발한 방법은 하나의 분자가 서로 다른 크기의 기공을 규칙적으로 유도한다는 점에서 기존의 방법과 차별화된다.
유교수팀이 세계 최초로 2009년에 개발한 2 nm 극미세 두께의 나노판상형 제올라이트가 2차원적인 형태로 이루어진 물질이었다면, 이번에 합성에 성공한 ‘육방정계 구조규칙적 위계나노다공성 제올라이트’는 3차원적 구조 규칙성을 띤 나노구조물로 지금까지 볼 수 없었던 이상적이고 안정적인 벌집 구조를 갖고 있다.
때문에, 새로 개발한 제올라이트는 산업적으로는 중요하지만 커다란 분자 크기 때문에 기존의 제올라이트를 사용하기 쉽지 않았던 물질의 촉매로 사용할 수 있게 되었다.
유룡 교수는 “이번에 개발한 제올라이트는 지금까지 볼 수 없었던 이상적이고 안정적인 기공구조를 갖고 강한 산성을 띠고 있어 기존의 제올라이트의 단점을 충분히 보안한 물질이다. 따라서 앞으로 산업적으로 중요한 많은 고부가 가치 반응에서 고성능 촉매로 사용될 수 있을 것으로 기대한다. 뿐만 아니라, 이번 연구를 통해 본 연구단이 개발한 합성 방법이 여러 종류의 제올라이트에도 적용이 가능함을 보이면서 앞으로 200여 가지가 넘는 기존의 제올라이트들의 단점도 해결할 수 있을 것이다.”고 연구의의를 밝혔다.
이번 논문의 제1저자인 나경수 박사는 성균관대학교 화학과를 조기졸업하고 KAIST에서 석사와 박사를 4년 반만에 마친 수재다. 지난 2월에는 KAIST 우수 박사학위 논문상을 수상하기도 했으며, 현재 유룡 교수가 맡고있는 KAIST 화학과 기능성 나노물질 연구단에서 박사후 과정 중이다.
[그림1] ‘육방정계 구조규칙적 위계나노다공성 제올라이트’의 주사 전자현미경 사진. 균일한 두께와 길이의 뾰족한 바늘 모양의 결정들이 전 영역에 걸쳐 고루 존재하는 것을 볼 수 있다.
[그림2] ‘육방정계 구조규칙적 위계나노다공성 제올라이트’의 투과 전자현미경 사진
2011.07.15 조회수 23312