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양승만 교수, 액체 방울을 이용한 초소형 인조곤충눈 구조 제조
- 초정밀 극미량 물질 인식센서로 활용 - 네이처 포토닉스에서‘미세패턴기술-광자돔’이라는 제목의 하이라이트로 소개
곤충 및 갑각류 등의 눈은 포유류의 눈과는 달리 수백~수만개의 홑눈(또는 낱눈)이 모여 생긴 겹눈 구조를 갖고 있다. 각각의 홑눈은 투명한 볼록렌즈로서 빛을 모아 명암, 색깔(파장)과 같은 빛 정보를 뇌에 전해 주며 뇌에서 전달된 정보를 재조합하여 사물을 감지한다. 각 홑눈은 육방밀집구조로 서로 빈틈없이 배열되어 돔 형태의 겹눈 표면을 메우고 있다. (파리와 잠자리의 눈 사진참조)
생명화학공학과 양승만 교수의 광자유체집적소자 창의연구단은 다양한 기능을 갖는 나노입자를 제조하고 이들 입자들이 스스로 조립되는 자기조립 원리를 규명하는 연구를 수행하여 실제 곤충눈의 수백분의 일 크기의 초소형 인조겹눈구조를 실용적으로 제조할 수 있는 방법을 최근 개발했다.
이 연구결과는 최근 국제적 저명학술지인 어드밴스드 머티리얼스(Advanced Materials) 誌 10월호 표지논문(cover paper)으로 게재 됐으며 인조곤충눈 구조의 실용성을 구현하는데 크게 기여한다고 인정받아 특별히 주목해야할 논문(Advances in Advance)으로 선정됐다.
특히, 네이처 포토닉스(Nature Photonics)지는 10월호에서 양 교수팀 연구의 중요성과 응용성에 주목하여 이 연구결과를 "미세패턴기술-광자돔(Micropatterning–Photonic domes)"이라는 제목으로 "뉴스와 논평(News & Views)"란에 하이라이트로 선정하여 비중있게 게재했다.
지난 20여 년 동안 곤충눈, 오팔, 나비날개 등 빛정보를 처리할 수 있는 자연계에 존재하는 구조를 인공적으로 제조하기 위한 연구가 많은 과학자들에 의하여 시도되어 왔으나, 실용적인 구조를 얻는 데에는 한계가 있었다. 양 교수팀은 2006년부터 교육과학기술부의 ‘창의적연구진흥사업’으로부터 지원을 받아 초소형 인조곤충눈 구조를 실용적으로 제조할 수 있는 기술을 확보하기 위한 연구를 수행해 왔다.
Nature Photonics지 10월호가 하이라이트로 선정하여 주목한 양 교수팀의 이번연구에서는 실제 곤충눈 크기의 수백분의 일 정도로 초소형이며 균일한 크기와 모양을 갖는 인조곤충눈 구조를, 크기가 수십 마이크로미터인 균일한 기름방울을 이용하여 성공적으로 제조하여 규칙적으로 배열하였다. 특히 주목할 것은 제조공정이 손쉽고 빠른 나노구슬의 자기조립 원리를 이용한 점이다.
우선 크기가 수백 나노미터인 균일한 유리구슬(낱눈렌즈)을 물속에 분산시킨 후, 크기가 수십 마이크로미터인 균일한 기름방울을 주입하고 물-기름-유리구슬 사이의 표면화학적 힘의 균형을 유지시키면 유리구슬이 물과 기름방울 사이의 경계면으로 이동한다. 그 후 물-유리-기름방울의 혼합물을 기판 위에 뿌리면 기름방울이 반구의 돔 모양으로 변형되고 유리구슬렌즈는 저절로 기름방울 표면 위에 촘촘히 육방밀집구조로 배열하게 된다 (전자현미경사진 참조). 이 때 자외선을 기름방울에 쪼여서 고형화시킴으로써 종래에 수십 시간이 소요되는 인조곤충눈 조립공정을 불과 수분 만에 제조할 수 있다.
수 천개의 미세렌즈가 장착된 돔 구조의 초소형 인조곤충눈은 인간의 눈에 비해 시야각이 넓고 빛을 모으는 능력도 매우 높다. 따라서, 환경의 미세한 변화를 감지할 수 있는 능력을 보유하므로 신약개발을 비롯하여 극미량의 물질을 인식할 수 있는 초고감도 감지소자를 요구하는 다양한 분야에 응용될 수 있다.
특히 최근에 신약개발 등 바이오 산업의 실용화에 사용되고 있는 극미량의 시료를 처리할 수 있는 반도체칩 규모의 실험실인 랩언어칩(Lab on a Chip)에 초소형 인조곤충눈을 도입할 경우 높은 정밀도를 갖는 물질 감지소자로 활용될 수 있다.
이러한 인조곤충눈 구조는 세계적인 연구그룹들이 활발히 개발 중이며 최근에 수 밀리미터 크기의 실제 곤충눈 크기의 인조곤충눈은 보고된 바 있다. 그러나, 본 연구의 결과는 초소형 인공곤충눈 구조를 자기조립법으로 만든 최초의 사례로서 이 분야의 국제경쟁에서 우위를 확보하는데 필요한 핵심요소다.
2009.10.06 조회수 19264 -
생명화공과 양승만 교수 경암학술상 수상
우리학교 생명화학공학과의 양승만 교수가 경암교육문화재단이 수여하는 제5회 학술상 공학부문에 선정됐다. 경암재단은 부산 향토기업인 태양그룹 송금조 회장이 사재 1천억원을 털어 2004년 설립한 재단이다. 호암상, 청암상, 인촌상에 이어 국내 최대주순의 상금을 수여한다.
제5회 경암학술상 수상자는 총 5명으로 우리학교 생명화학공학과의 양승만 교수가 공학부문에 선정됐으며, 이 밖에도, 인문.사회부문 김경만 교수, 자연과학 부문 노태원 서울대 교수, 생명과학 부문 김영준 연세대 교수, 예술 부문 피아니스트 백건우 씨 등이 선정됐다. 수상자들에게는 각각 1억 원의 상금이 수여되며 시상식은 11월 6일 부산에서 열릴 예정이다.
양 교수는 다양한 기능을 갖춘 양자점, 반도체, 전이금속, 합성수지로 구성된 콜로이드 제조와 분산계의 제어 및 자기조립을 유도하는 콜로이드 입자 사이의 상호 작용에 대한 연구를 바탕으로 많은 양의 정보를 처리할 수 있는 프로토타입의 광 바이오 기능성 광자결정 구조체를 개발해 상을 수상하게 됐다.
2009.09.22 조회수 12558 -
유룡 교수, 나노판상 제올라이트 촉매 물질 합성 성공
화학과 유룡(54)교수가 특수한 계면활성제 분자와 실리카를 조립하는 새로운 방법으로 세계 최초로 2나노미터(nm) 극미세 두께의 나노판상형 제올라이트 촉매 물질을 합성하는데 성공했다.
이 연구결과는 세계 최고 권위의 과학저널인 ‘네이처(Nature)지’ 10일자에 게재됐으며, 이 논문은 세계 과학계에서 저자의 위상과 연구결과의 과학적 중요성을 인정받아 네이처 인터뷰 기사로 소개되는 영예를 얻었다.
이번에 합성된 제올라이트는 2nm두께의 판상으로, 제올라이트 물질에 대해 이론적으로 예상할 수 있는 최소 두께다. 또한 이렇게 얇은 두께임에도 불구하고, 이 물질은 섭씨 700도의 고온에서도 높은 안정성을 나타냈다.
연구를 주도한 유교수는 “이처럼 극미세 두께의 제올라이트 물질은 분자가 얇은 층을 뚫고 쉽게 확산할 수 있기 때문에 석유화학공정에서 중질유 성분처럼 부피가 큰 분자를 반응시키는 촉매로 사용될 수 있다. 특히 이 제올라이트 촉매는 메탄올을 가솔린으로 전환시키는 화학공정에서 기존의 제올라이트 촉매에 비해 수명이 5배 이상 길어, 촉매 교체 주기를 연장시킬 수 있기 때문에 경제효과가 매우 높다.”라고 연구의의를 설명했다.
이번 연구결과는 앞으로 대체에너지 자원개발과 녹색성장에 적합한 친환경 고성능 촉매 개발연구에 직접적으로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
유교수팀이 독창적으로 설계한 계면활성제 분자는 머리 부분에 제올라이트 마이크로 기공(micropore)유도체를 포함하여 제올라이트 골격의 형성을 유도하고, 꼬리 부분에 긴 알킬(alkyl) 그룹이 연결되어 제올라이트의 마이크로 기공보다 더 큰 메조 기공(mesopore)을 규칙적으로 배열할 수 있도록 했다.
이러한 독창적인 물질 설계는 제올라이트 합성 메커니즘에 대한 과학적 지식을 넓히는 획기적인 연구 결과로서, 향후 다양한 구조의 다른 물질을 합성하는 새로운 분야를 개척한 선구적인 성과라고 평가할 수 있다.
유교수는 2000, 2001년에 국내 최초로 2년 연속 ‘Nature’지에 메조다공성 실리카와 메조다공성 탄소에 대한 논문을 게재했고, 2003년과 2006년에 ‘Nature Materials"지에 고분자-탄소 복합물질과 메조다공성 제올라이트에 관한 논문을 게재한 후, 이번에 세 번째로 ’Nature"지에 책임저자(교신저자)로 논문을 게재하는 쾌거를 올렸다. 이것은 국내 과학자도 세계 과학을 선도하는 그룹의 반열에 올랐다는 것을 의미하며, 우리나라 과학의 우수성을 전 세계에 알리는 기회가 됐다.
이 연구는 교육과학기술부(장관 안병만)와 한국연구재단(이사장 박찬모)이 추진하는 ‘국가과학자지원사업’의 지원을 받아 이뤄졌다. 또한 교육과학기술부와 한국연구재단이 추진하는 ‘세계수준의 연구중심대학(WCU, World Class University)육성사업’과 나노기술육성사업(나노팹사업)에 따른 결실이다. 이번 연구에서 유 교수팀은 KAIST 부설 나노팹센터와 테라사키교수 연구팀의 협조로, 전자현미경을 통해 물질의 세부구조를 분석하였다. 특히 나노팹의 높은 기술력은 연구시간을 최대로 단축시켜 단시간에 훌륭한 연구 성과를 도출할 수 있도록 했다.
2007년 국가과학자로 임명된 유교수의 주도 하에, KAIST 최민기 박사, 나경수연구원(화학과 박사과정), 김정남연구원(화학과 박사과정)이 연구를 수행하고, 분해능이 높은 현미경 사진으로 구조를 확인하기 위해 스웨덴 스톡홀름대학교의 오사무 테라사키 교수와 야수히로 사카모토 박사가 추가로 참여했다. 테라사키 교수는 현재 스웨덴 스톡홀름대학교 석좌교수로, WCU사업의 지원을 받아 올해부터 KAIST EEWS(Energy, Environment, Water and Sustainability)학과에 겸임교수로 재직하고 있다.
이번 연구결과는 세계 수준의 연구중심대학과 세계적인 나노과학기술 육성을 위한 정부의 지원으로, 우리나라 과학기술의 수준을 한 단계 발전시킨 결과로서, 국내 기술력과 해외 우수 연구자들의 연구능력과 기술력을 통합한 국제공동연구의 모범사례로 평가된다.
2009.09.10 조회수 17921 -
이상엽 특훈교수팀, 대사공학기술로 바이오매스로부터 나일론 원료를 생산하는 녹색기술 개발
- 화석원료 기반의 화학산업에서 바이오 기반 녹색 화학산업으로 -
우리대학 생명화학공학과 이상엽 특훈교수(45, 생명과학기술대학 학장, 바이오융합연구소 공동소장, LG화학 석좌교수)팀이 대사공학 기술을 이용하여 대장균으로부터 나일론의 원료가 되는 다이아민(diamine)을 효율적으로 생산하는 시스템을 최근 개발했다.
이 연구결과는 미국 와일리-블랙웰(Wiley-Blackwell)사가 발간하는 가장 오랜 전통의 공학계열 생명공학 학술지인 바이오테크놀로지 바이오엔지니어링지(Biotechnology and Bioengineering) 27일자 온라인 판으로 소개됐다.
현재, 의약을 제외하고도 1,800조원 시장 규모의 화학 물질들은 주로 화석원료에 기반한 석유화학 공정으로 생산돼 왔다. 이 연구결과는 세계에서 처음으로 나일론 등의 원료로 쓰이는 1,4-다이아미노부탄 (1,4-diaminobutane), 일명 푸트레신 (putrescine)을 석유화학공정이 아닌 포도당이나 설탕과 같은 바이오매스 유래 원료로부터 대사공학으로 개량된 대장균을 이용하여 생산하는 기술을 제공하고 있다.
와일리(Wiley)사는 이 연구결과를 향후 석유화학 산업을 환경 친화적인 바이오기반 화학산업으로 바꾸는데 핵심이 되는 대사공학의 적용 예를 잘 보인 것으로 높이 평가하여 지난 27일 보도자료를 통해 언론에 소개하기도 했다.
李 교수는 “본 연구는 교육과학기술부의 시스템생물학 연구개발 사업의 결실 중에 하나로서, 다이아민을 바이오 기반 환경 친화적인 공정으로 생산할 수 있다는 것을 보여준 좋을 예라고 생각한다. 본 기술에 이용된 시스템대사공학 기법은 다른 화학물질의 바이오 기반 생산도 효율적으로 가능하게 할 것이다. 현재 특허 출원된 본 기술 관련하여 박사학위 주제로 잘 수행한 취안지강(Qian Zhi Gang) 박사와 시아샤시아(Xia Xiao Xia) 박사와 함께 다른 다이아민 생산 공정도 개발 중이다”고 밝혔다.
바이오테크놀로지 바이오엔지니어링지의 50주년 기념해를 맞이하여 투고한 본 논문은 학술지의 표지논문, 스포트라이트 논문, 그리고 편집장 우수 논문으로 동시에 선정되기도 했다.
KAIST 관계자는 “이 교수팀은 세계적인 대사공학 연구 전문그륩으로서 이 기술을 이용한 산업바이오텍 기술 개발에서 탁월한 연구 결과들을 내 놓고 있다. 우리나라에서 주도하고 있는 녹색성장의 핵심 전략으로 바이오 기반 화학산업을 발전시키는데 크게 기여할 수 있을 것으로 생각한다.”고 했다.
李 교수는 내년 6월 제주도에서 개최되는 세계 대사공학 학술회의의 의장으로 최근 추대됐으며, 지난 달 미국 듀퐁사, 델라웨어주립대학교, 마이크로소프트사, 스탠포드대학교, 캘리포니아 버클리 주립대학교, 시스템생물학연구소 등에서 시스템대사공학을 통한 산업바이오텍을 주제로 초청강연을 하는 등 대사공학 연구를 선도하고 있다.
2009.08.31 조회수 13344 -
생명과학기술대학, 하버드대 뇌과학센터와 연구협력 양해각서 체결
우리대학 생명과학기술대학은 미국 하버드대학교 뇌과학센터와 뇌연구분야 공동연구, 연구원 교류를 포함하는 양해각서를 최근 체결했다고 20일 밝혔다.
세계적으로 뇌연구를 주도하는 하버드대학교 뇌과학센터(소장 케네스 블럼( Kenneth Blum))와 체결한 양해각서에는 연구협력, 교수, 연구원, 학생의 교환, 연구 인프라와 연구재료 공동 활용, 국제적인 연구과제의 공동수주 등에 관한 협력을 담고 있다.
양해각서를 체결한 이상엽 KAIST 생명과학기술대학장은 “양기관은 이번 양해각서 체결이 세계 선두권의 뇌연구팀들이 힘을 합쳐 뇌과학 및 뇌공학 연구에서 큰 진전을 이룰 것으로 기대하고 있다.”라고 밝혔다.
창의적 융합연구가 강한 KAIST 생명과학기술대학은 바이오 및 뇌공학과와 생명과학과를 중심으로 뇌과학 및 뇌공학 연구분야에서 탁월한 연구성과를 내고 있다.
KAIST는 이번에 체결된 하버드대학교 뇌과학센터와의 협력 이외에도 일본 RIKEN 뇌연구소, 미국 에모리대학, 독일 막스플랑크연구소 등과의 협력도 진행중이다.
KAIST는 이러한 전세계 뇌연구 네트워크에 더하여 서울아산병원, 한국생명공학연구원, 한국표준과학연구원, SK 주식회사 등 이미 가동중인 국내 유수기관과의 협력연구가 가시화되면서 상호 보완 구도의 뇌융합연구를 선도할 수 있게 되었다.
2009.07.21 조회수 15972 -
생명화학공학과 이상엽 특훈교수 국제 대사공학회 의장으로 추대
-내년 6월, 차기 국제 대사공학회 제주도에서 개최
지난주 미국 벌링턴(Burlington, Vermont주)에서 개최된 국제 대사공학 운영위원회는 KAIST(총장 서남표) 생명화학공학과 이상엽(45, 생명과학기술대학 학장, LG화학 석좌교수) 특훈교수를 제8회 국제대사공학회 의장으로 추대하고 ‘녹색성장을 위한 대사공학(Metabolic Engineering for Green Growth)’이란 주제로 내년 6월 제주도에서 개최하기로 결정했다.
이 학회에서는 바이오기반 녹색성장 관련 학술 발표와 토론 뿐 아니라 세계적인 기업들이 참여하는 세계 산업 바이오기술 자문회(World Council on Industrial Biotechnology)가 발족되며 창립 회의도 함께 개최될 예정이다. 앞으로 이 자문회는 세계 산업생명공학 관련 전문가 집단으로서 각국의 정책수립 등에 자문하게 된다.
우리대학 관계자는 “국제 대사공학회의 국내 개최는 한국의 대사공학 역량이 세계적으로 인정받고 있음을 증명한다.”고 말했다.
현재 전 세계적으로 화석연료의 고갈과 환경문제가 인류의 생존을 위협하는 문제로 대두되고 있으며, 이를 극복하기 위해 미생물로부터 화학물질 및 연료를 생산하는 산업생명공학에 각국의 관심이 집중되고 있다. 효율적인 바이오화학물질 및 바이오연료의 생산을 위해서는 미생물의 대사회로를 원하는 대로 조작할 수 있는 대사공학이 필수적이며 차세대 핵심 기술로 급부상하고 있다.
李 교수는 “우리 정부에서 리더십을 발휘하고 있는 녹색성장이 세계 각국에서 좋은 모델로 인식되고 있으며, KAIST는 바이오기반 화학물질 및 연료 생산을 시스템대사공학 기반기술을 바탕으로 세계 산업 바이오기술 분야를 선도하고 있다.”라고 말했다.
2009.07.16 조회수 12562 -
이상엽교수, 시스템 생물학-생명공학 학술서적 발간
- 세계 최고의 시스템 생물학 전문가그룹이 함께 참여
- 시스템생물학 및 생명공학 연구의 바이블로 활용될 것으로 기대
생명화학공학과 이상엽(李相燁, 45세, LG화학 석좌교수) 특훈교수는 최근 “대장균의 시스템 생물학 및 생명공학(Systems Biology and Biotechnology of E. coli)"이란 영문 서적을 독일 스피링거(Springer)사를 통해 발간했다.
이 책은 전 세계 시스템 생물학분야의 최고 전문가 20명이 참여했고, 李 교수는 대표집필자이자 편집인으로 발간을 주도했다.
총 20개 주제로 구성된 이 책은 대장균을 모델생명체로 한 시스템생물학 분야의 최근 연구 동향을 체계적으로 다뤘다. 특히 세계 최초로 시도된 총체적 접근이었다는 점에서, 세계 시스템생물학 및 생명공학 연구의 바이블로 활용될 것으로 기대를 모으고 있다.
李교수는 “이 학술서적이 시스템생물학 및 관련 응용연구 발전에 큰 도움이 될 것으로 본다”라고 소감을 밝히면서, 특히 “20개 중 4개의 테마를 우리나라 연구진이 집필했다는 점은 대한민국 생명공학 연구의 높은 위상을 나타냈다는 점에 큰 의미가 있다”라고 강조했다. 한편, 李교수는 현재 KAIST 생명과학기술대학 학장을 맡고 있다.
2009.05.12 조회수 14567 -
'올해의 KAIST인 상'에 양승만(梁承萬)교수 선정
우리학교는 2008년도 ‘올해의 KAIST인 상’에 생명화학공학과 양승만(梁承萬, 58) 교수를 선정했다. 시상식은 지난 1월2일(금) 오전 10시 교내 대강당에서 열리는 2009년도 시무식에서 있었다.
梁 교수는 2008년도 한 해 동안 20편의 논문을 국제 저명학술지에 게재했는데, 이 중 3편의 논문이 네이처(Nature)지 등 해외 저명학술지에 ‘리서치 하이라이트’로 소개되었으며, 4편의 논문이 어드밴스드 머티리얼(Advanced Materials) 지 등에 ‘표지논문’으로 게재된 바 있다.
2008년도에 발표된 梁 교수의 논문에 대한 영향력 계수(임팩트 팩터, impact factor) 누계는 114.48, 논문 1편당 임팩트 팩터는 5.72다. 지표상으로 볼 때 이 결과는 MIT 화학공학과 교수의 학술실적과 비교해도 월등한 우위에 있고 상위 몇 몇 교수와 비슷한 수준이다.
양승만 교수 프로필
<학력>
1976 서울대학교 화학공학과 학사
1978 KAIST 화학공학과 석사1985 칼텍(Caltech) 화학공학과 박사
<수상실적>
2001, 2003 한국과학기술단체총연합회 우수논문상
2003 KAIST 학술상
2004 한국화학공학회 학술상
2006 한국광학회 우수논문상
2006 한국화학공학회 영문지 논문상(최다인용)
2007 듀폰 과학기술상
2009.01.02 조회수 15357 -
융합형 보안기술연구센터 참여, '2008 대한민국 보안기술 논문대상 공모전'에서 수상
우리학교 융합형 보안기술연구센터(소장:이흥규) 대학원생들이 참여한 ‘2008 대한민국 보안기술 논문대상 및 아이디어 공모전’에서 이경균(생명공학과, 박사과정)군이 보안요소기술 분야에서 최우수상을 수상했다. TD/ID 보안기술 분야에서는 정원석(전기및전자공학과, 박사과정), 최정호(전산학과, 석사과정)군이 우수상을 류승진(전산학과, 석사과정)군이 장려상을 각각 차지했다.
보안요소기술, IT/ID보안기술 2개 분야에 논문 34편, 아이디어 22편이 접수되었으며 엄정한 심사 결과 최종 수상작 16편이 선정됐다.
이번 공모전은 보안기술 진흥과 대학생들의 연구의욕을 고취시키기 위해 한국조페공사가 마련했다. 지난 27일 시상식이 대전 컨벤션 센터에서 열렸다.
※ 수상내역
성명 : 이경균(Lee, Kyoung Gyun., 박사과정), 생명화학공학과
수상내용 : 최우수상
논문명(국문) : 형광 자성체 제조 방법 및 보안 요소로의 응용성
논문명(영문) : The fabrication method of fluorescent magnetic nanoparticles and its applications지도교수 : 김도현
학생이름 : 정원석(Jeong, Won Seok, 박사과정), 전자전공
수상내용 : 우수상
논문명(국문) : HF대역 RFID 리더-태그간 자계결합 차단 방법에 관한 연구
논문명(영문) : Method for Blocking Magnetic Coupling between Reader and Tag for HF RFID
지도교수 : 유종원
성명 : 최정호(Choi, Jung Ho, 석사과정), 전산전공
수상 내용 : 우수상
논문명(국문): 컬러 노이즈를 이용한 컬러 프린터 판별 기술
논문명(영문): Color Printer Identification using Color Noise Features
지도교수 : 이흥규
성명 : 류승진(Ryu, Seung-Jin, 석사과정), 전산전공
수상 내용 : 장려상
논문명(국문): 특징점 분석과 SVM 분류기를 이용한 위조 문서 탐지 기법
논문명(영문): Document Forgery Detection with SVM Classifier and Features Analyses
지도교수 : 이흥규
2008.11.28 조회수 13678
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양승만 교수, 천연색 화소용 야누스입자 제조
- 차세대 표시소자의 핵심소재
- 네이처誌와 어드밴스드 머티리얼스誌 최근호에 게재
광자결정 기반 광자유체 신기술들을 개발하여 세계 최고 권위의 학술지인 네이처 포토닉스(Nature Photonics)誌 등에 관련 논문을 게재했던 국내 연구진이 최근 또 다른 광자결정 신기술을 개발했다.
KAIST 생명화학공학과 양승만(梁承萬, 58세, 광자유체집적소자 창의연구단 단장) 교수 연구팀이 지난 8월 ‘굴절률 조절이 가능한 미세입자 대량생산기술‘과 ’광자유체 기술을 이용한 광결정구 연속생산 기술‘을 개발한데 이어, 이번에는 "전자종이(e-paper)"나 "접을 수 있는 디스플레이(flexible display)"를 구현하는데 필요한 핵심소재인 천연색 화소를 실용적으로 제조할 수 있는 광자결정구조체를 개발했다. 관련 논문은 국제적 저명 학술지인 어드밴스드 머티리얼스(Advanced Materials)誌 최근호(11월 3일자)에 게재됐으며, 광자결정의 실용성을 구현하는데 크게 기여했다고 인정받았다. 특히, 네이처(Nature)誌 최근호(11월 6일자)는 梁 교수 연구팀 연구의 중요성과 응용성에 주목하여 “나노기술 - 차세대 표시소자 (Nanotechnology-Future Pixels)”라는 제목 하에 리서치 하이라이트(Research Highlights)로 선정했다.
梁 교수 연구팀은 균일한 크기와 모양을 갖는 광자결정구를 생산하는데 있어 크기가 수십 혹은 수백 마이크로미터인 균일한 액체방울에 나노입자를 가두고, 빛을 매개로 액체를 고형화 시킴으로써 종래에 수십 시간 소요되던 광자결정 자기조립공정을 연속적으로 불과 수십 초 만에 제조할 수 있는 기술을 이번 연구에서 확보했다. 이들 광자결정구는 차세대 반사형디스플레이 색소나, 나노바코드, 생물감지소자 등으로 활용될 수 있다. 특히 주목할 것은 몇 개의 다른 색을 반사하는 야누스 광자결정구슬을 제조했다는 것과, 전기장을 이용하여 이들 야누스 구슬을 회전시켜 실시간으로 색깔을 바꿀 수 있도록 광자결정 내부에 전기적 이방성을 갖도록 했다는 점이다. 전기장으로 야누스 구슬을 구동시켜 색 조절을 가능케 한 이번 기술은 앞으로 ‘전자종이"나 "접을 수 있는 디스플레이" 소자에 활용될 수 있다. 이러한 광자결정 표시소재는 현재 세계굴지의 화학회사들이 연구개발 중이며 이번 연구 결과는 이 분야의 국제경쟁에서 우위를 확보하는데 필요한 핵심요소이다.
지난 20여 년 동안 자연 상태에 존재하는 광자결정의 나노구조를 인공적으로 제조하기 위한 연구가 많은 과학자들에 의해 시도돼 왔으나, 실용적인 구조를 얻는 데에는 한계가 있었다. 梁 교수팀은 2006년부터 교육과학기술부의 ‘창의적연구진흥사업’으로부터 지원을 받아 광자결정소재의 실용성을 확보하기 위한 연구를 수행하여 최근 해외 저명학술지로부터 크게 주목 받는 연구 성과를 거뒀다.
<용어설명>
광자결정 : 광자결정은 굴절률이 다른 물질이 규칙적으로 쌓여서 조립된 결정체로서 오팔보석, 나비와 공작새의 날개 등이 자연에 존재하는 광자결정이다. 이들이 발산하는 아름다운 색깔은 색소에 의한 것이 아니라 이 물질을 이루는 구조가 규칙적인 나노구조로 되어 있기 때문이다. 예를 들면, 오팔은 크기가 수백 나노미터(머리카락 굵기의 약 100 분의 1정도)의 유리구슬이 차곡차곡 쌓여 있는 것으로서 오팔이 아름다운 색을 띄는 것은 오팔이 자신의 광 밴드 갭, 즉 오팔이 선택적으로 반사하는 파장영역대의 빛만을 우리가 볼 수 있기 때문이다. 마찬가지로 나비의 날개나 공작새의 깃털을 전자현미경을 통하여 보면 아주 작은 공기주머니가 날개나 깃털의 기질 속에 규칙적으로 적층되어 있는 광자결정구조를 보유하고 있음을 알 수 있다. 즉, 이러한 구조의 광자결정은 특정한 파장 영역대의 빛만을 완전히 선택적으로 반사시키는 기능을 보유하게 된다. 이러한 특수한 기능으로 인하여 광자결정은 나노레이저, 다중파장의 광정보를 처리할 수 있는 슈퍼프리즘(superprism), 광도파로(waveguide) 등 차세대 광통신 소자와 현재의 컴퓨터 속도를 획기적으로 높일 수 있는 수십 테라급 초고속 정보처리능력을 갖춘 광자컴퓨터의 개발에 필요한 소재로 주목 받고 있다. 이러한 이유로 광자결정은 광자(빛)가 정보를 처리하는 미래에 오늘날의 반도체와 같은 역할을 할 것이므로 ‘빛의 반도체’라 불린다.
2008.11.12 조회수 15663 -
생명화학공학과 김신현 군, 2008 Micro-TAS 학회 젊은 연구자 상 수상
생명화학공학과 김신현(지도교수: 양승만, 박사과정)군이 지난 12일~15일 San Diego에서 열린 2008 Micro-TAS 학회에서 ‘광가교성 이중 에멀젼을 이용한 콜로이드 결정의 광자 유체공학적 캡슐화 공정(Optofluidic Encapsulation of Crystalline Colloidal Arrays Using Photocurable Double Emulsion droplets)’ 이라는 논문으로 ‘2008년도 마이크로타스학회 젊은 연구자 상’을 수상했다.
세계 유수의 대학과 연구기관으로부터 발표된 570여 편의 Poster 논문 가운데 4단계 전문가 심사를 거쳐 수상자로 결정됐다.
한편, 김군은 양승만 교수의 창의연구단에서 광자결정소재의 실용성을 확보하기 위한 연구를 수행하여 해외 저명학술지로부터 크게 주목 받는 연구성과를 거뒀다.
최근에는 굴절률을 1.4-2.8까지 마음대로 조절할 수 있는 입자를 대량으로 제조할 수 있는 실용적 방법을 개발하여 어드밴스드 머티리얼스 표지논문으로 게재했다. 특히, 이 논문은 저명 학술지인 Nature Photonics 誌 8월호 리서치 하이라이트 (Research Highlights)로 선정되어 연구의 중요성과 응용성을 특별기사로 조명됐다.
김군은 높은 학업 성취도를 보였으며 KBS 이공계 육성장학생으로 2년 연속 선정되기도 했다.
2008.10.22 조회수 18708 -
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 조회수 13550