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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 조회수 13558 -
생명화학공학과 양승만교수 광자유체 신기술개발
생명화학공학과 양승만(梁承萬, 58세, 교육과학기술부 지정 광자유체집적소자 창의연구단 단장) 교수 연구팀이 다양한 기능을 갖는 나노입자를 제조하고 이들 입자들이 스스로 조립되는 ‘자기조립원리’를 규명하는 연구를 수행하여, 방대한 량의 정보를 처리할 수 있는 프로토타입(prototype)의 광․바이오 기능성 광자결정(photonic crystal)구조체를 개발했다.
자연계에 존재하는 대표적인 광자결정은 오팔보석, 나비의 날개, 공작새의 깃털 등이 있다. 이들 광자결정 물질들이 발산하는 아름다운 색깔은 색소에 의한 것이 아니라 이 물질들을 이루는 구조 자체가 규칙적인 나노구조로 되어 있기 때문이다. 즉, 광자결정은 굴절률이 다른 물질들이 규칙적으로 쌓여 조립된 3차원 구조체로 특정한 영역의 파장에 해당하는 빛만 완전히 반사시킨다. 이 성질을 이용하면 반도체가 전자의 흐름을 제어하듯 빛의 흐름을 제어할 수 있다. 이러한 광자결정의 특수한 기능 때문에 나노레이저, 다중파장의 광 정보를 처리할 수 있는 슈퍼프리즘(superprism), 빛을 원하는 위치로 가이드 할 수 있는 광도파로(waveguide) 등 차세대 광통신 소자와 현재의 컴퓨터 속도를 획기적으로 높일 수 있는 수십 테라급 초고속 정보처리능력을 갖춘 광자컴퓨터의 개발 등에 필요한 소재로 주목 받아왔다. 광자결정은 광자(빛)가 정보를 처리하는 미래에 오늘날의 반도체와 같은 역할을 할 것이므로 ‘빛의 반도체’라 불린다. 지난 20여 년 동안 자연 상태에 존재하는 광자결정의 나노구조를 인공적으로 제조하기 위한 연구가 많은 과학자들에 의하여 시도되어 왔지만 실용적인 구조를 얻는 데에는 한계가 있었다. 梁 교수팀은 2006년부터 교육과학기술부와 한국과학재단의 ‘창의적연구진흥사업’으로부터 지원을 받아 광자결정소재의 실용성을 확보하기 위한 연구를 수행하여 최근 해외 저명학술지로부터 크게 주목 받는 일련의 연구 성과를 거뒀다.
첫 번째 연구 성과로 굴절률 조절이 가능한 미세입자 대량 생산기술을 개발했다. 지금까지 구현된 3차원 광자결정은 결정을 이루는 물질의 굴절률이 1.5-2.0 정도로 낮고, 굴절률을 다양하게 조절할 수 있는 입자를 제조할 수 없어서 광자결정의 실용성에 한계가 있었다. 최근 梁 교수 연구팀은 굴절률을 1.4-2.8까지 마음대로 조절할 수 있는 입자를 대량으로 제조할 수 있는 실용적 방법을 개발했다. 제조된 고 굴절률 입자는 나노레이저, 광 공명기, 마이크로렌즈, 디스플레이 등 각종 광학소자와 광촉매 등으로 활용될 수 있다. 이 연구결과는 최근 어드밴스드 머티리얼스 인터넷판(6. 19)과 제 17호(2008. 9)의 표지논문으로 게재 예정이다. 특히, 이 논문은 저명 학술지인 네이처 포토닉스(Nature Photonics)誌 8월호(8. 1)에 리서치 하이라이트(Research Highlights)로 선정되어 연구의 중요성과 응용성에 대하여 특별기사로 조명했다.
그림 1. 초고굴절률 타이타니아 입자의 전자 현미경 사진
두 번째 연구 성과로 광자유체 기술을 이용한 광결정구 연속생산 기술을 개발했다. 균일한 크기와 모양을 갖는 광자결정구를 빛을 매개로 반응시킴으로써 종래에 수십 시간이 소요되는 공정을 불과 수십 초 만에 연속적으로 제조할 수 있는 기술을 확보했다. 이들 광자결정구는 차세대 반사형디스플레이 색소나, 나노바코드, 생물감지소자 등으로 활용될 수 있다. 특히 주목할 것은 몇 개의 다른 색을 반사하는 야누스 광자결정구슬을 제조하였는데 이들은 전자종이와 같은 접거나 말 수 있는 차세대 디스플레이 소자에 활용될 수 도 있다. 이러한 광자결정 표시소재는 세계굴지의 화학회사인 독일 머크(Merck)社 등에서도 개발 중이며 이번 연구 결과는 이 분야의 국제경쟁에서 우위를 확보하는데 필요한 핵심요소이다. 주요 연구결과는 국제적저명학술지인 미국화학회지(JACS)와 어드밴스드 머티리얼스(Advanced Materials)誌에 6편의 논문을 최근 4개월(5～8월) 동안 연속 게재하여 광자결정의 실용성을 구현하는데 크게 기여했다고 인정받았다. 특히, 이들 논문들은 해당 학술지 편집인(Editor)과 심사위원들에 의하여 가장 앞선 연구결과로서 주목해야 할 논문(Advances in Advance)으로 선정됐으며, 9호(5. 5) 표지논문에 게재됐다.
그림 2. 3원광 광자결정구와 다색상 야누스 광자결정구의 현미경사진과 휘어지는 기판 위에 픽셀화된 3원광 광자결정.
세 번째 연구 성과로 광자유체 기술을 이용한 광결정 나노레이저를 개발했다. 현재까지 개발된 나노레이저는 발생하는 고열로 인하여 발진하는 레이저의 파장을 변화시키기 어려운 단점이 있었다. 梁 교수 연구팀은 KAIST 물리학과의 이용희 교수 연구팀과 공동으로 연속가변파장 나노레이저를 최초로 개발했다. 레이저를 발진하는 광자결정과 매우 미세한 유량을 도입할 수 있는 미세유체소자를 결합한 후 물과 같은 액체를 흘려줌으로써 온도를 낮추어 연속파 레이저 발진을 가능케 하였다. 또한 굴절률이 다른 액체를 흘려주어 광밴드갭을 조절함으로써 레이저의 파장을 조절 할 수 있었다. 가변파장 나노레이저는 신약개발 등 생명공학에서 요구되는 극미량의 시료로부터 방대한 량의 바이오정보를 광학적으로 신속하게 처리하는데 필요한 광원으로 사용될 수 있다. 이 연구 결과는 광물리 분야의 저명학술지인 옵틱스 익스프레스(Optics Express)에 게재(4. 9) 됐으며 이 논문의 독창성과 실용성은 영국왕립화학회(Royal Society of Chemistry)에서 발간하는 저명학술지 랩온어칩(Lab on a Chip) 8월호(8. 1)에 해설과 함께 “리서치 하이라이트”로 소개됐다.
그림 3. 나노레이저 발진모드
2008.08.19 조회수 17771 -
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 조회수 12998 -
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 조회수 16164 -
양지원칼럼 경제난국, 과학기술투자로 극복하자
우리학교 양지원 대외부총장(생명화학공학과 교수)이 서울신문 2008년 6월27일자에
"경제난국, 과학기술투자로 극복하자"라는 제목으로 칼럼을 기고했다.
제목 - 경제난국, 과학기술투자로 극복하자
신문 - 서울신문
일자 - 2008.06.27(금)
칼럼보기 http://www.seoul.co.kr/news/newsView.php?id=20080627030002
2008.06.27 조회수 7608 -
KAIST-GS칼텍스 공동, 바이오부탄올 생산균주개발
- 대사공학적으로 개량된 균주 개발로 효율적 생산가능
- 바이오부탄올은 에너지량이 높고 수송편의 등 장점 많아 차세새 연로로 각광
우리학교와 GS칼텍스(대표 허동수회장)가 공동연구를 통해 차세대 바이오연료로 각광받고 있는 ‘바이오부탄올’을 생산하는 새로운 균주를 개발하는데 성공했다.
이상엽(李相燁, 44세) KAIST 생명화학공학과 및 바이오융합연구소 특훈교수(생명과학기술대학장)와 GS칼텍스 공동연구팀은 폐목재, 볏짚, 잉여 사탕수수 등 비식용 바이오매스를 이용, 많은 양의 ‘바이오부탄올’을 선택적으로 생산 가능케 하는 대사공학적으로 개량된 균주개발에 성공했으며, 특허를 출원했다고 밝혔다.
이번 KAIST와 GS칼텍스가 공동으로 개발, 특허 출원한 기술은 바이오매스 발효과정에 사용되는 균주를 대사공학적으로 개량, 아세톤의 생산을 억제하고 부탄올과 에탄올만 6:1의 비율로 생산되도록 한 것으로, 아세톤을 부탄올로부터 분리할 필요가 없어 공정비용을 절감할 수 있는 장점을 가지고 있다. 클로스트리디움 박테리아를 사용하여 부탄올을 생산하는 전통적인 발효방식에서는 발효시 대사특성으로 인해 부탄올과 아세톤, 그리고 에탄올을 6:3:1의 비율로 생산되는데, 이 때 생산되는 아세톤은 연료로는 사용이 곤란하다는 단점이 있다.
‘바이오부탄올’은 탄소가 4개로 구성된 알코올로서 1리터당 에너지량이 7,323kcal로 현재 널리 사용되고 있는 바이오에탄올의 에너지량 5,592kcal보다 단위 부피당 에너지량이 30% 이상 높으며, 가솔린의 7,656kcal와도 큰 차이가 없다.
또한, 바이오에탄올은 철도나 바지선, 트럭 등으로 운송하여야 하나, ‘바이오부탄올’은 흡수성이 적어 상(相)이 분리되는 문제나 부식성의 문제가 없어 기존의 연료수송 파이프라인을 통해 수송할 수 있다는 장점 때문에 차세대 바이오연료로 각광받고 있으며, 전 세계적으로 많은 연구기관과 기업들의 개발 노력이 치열하게 전개되고 있다.
‘바이오부탄올’은 1900년대 초부터 미생물 발효를 이용하여 생산되기 시작했으나, 1950년대 석유화학산업이 급속히 발달함에 따라 사양길로 접어들었으며, 당밀 등 원료가격이 싼 남아프리카공화국 등지에서만 1980년대까지 발효 생산되다가 중단된 바 있다.
하지만, 최근 고유가시대가 고착화되면서 석유를 일정부분 대체할 수 있는 연료로 다시 부각되고 있다.
이상엽 교수팀과 GS칼텍스는 현재 바이오부탄올 연속 생산공정 등의 조업 최적화 연구를 수행 중이며, 부탄올에 대한 내성 향상 및 생산성을 한층 높이는 균주 개발 연구를 계속하고 있다.
GS칼텍스 중앙기술연구소 정광섭 소장은 “전 세계적으로 바이오부탄올 생산을 위한 개발 경쟁이 치열한 가운데 산학 공동연구를 통해 개량된 고성능 균주를 확보함으로써 차세대 바이오연료 개발에 유리한 고지를 차지할 수 있게 되었다.”고 이번 연구개발의 의미를 밝혔다.
<용어 설명>
- 바이오매스(Biomass)
바이오매스(biomass)는 에너지 전용의 작물과 나무, 농산품과 사료작물, 농작 폐기물과 찌꺼기, 임산 폐기물과 부스러기, 수초, 동물의 배설물, 도시 쓰레기, 그리고 여타의 폐기물에서 추출된 재생가능한 유기 물질 로 현재 에너지원으로 쓰이고 있는 목재, 식물, 농·임산 부산물, 도시 쓰레기와 산업 폐기물 내의 유기 성분 등을 일컫는다.
- 선택성(Selectivity)
촉매나 미생물의 성능을 나타낼 수 있는 인자로써 전체 생성물(Total Product) 중에 우리가 원하는 생성물(Target Product)의 비율로 계산함.
- 대사공학(Metabolic Engineering)
유전자 재조합기술과 관련 분자생물학 및 화학공학적 기술을 이용하여 미생물에 새로운 대사회로를 도입하거나 기존의 대사회로를 제거 증폭 변경시켜 세포나 균주의 대사특성을 우리가 원하는 방향으로 바꾸는 일 련의 기술을 뜻함.
- 균주
우리가 원하는 물질을 생산해 내는 미생물을 포괄적으로 뜻함.
- 에너지량
단위 질량의 연료를 연소하였을 때 발생하는 에너지
- 상(相): Phase
물리학·화학 용어로, 어떤 물질이 물리적·화학적으로 같은 성질을 나타 낼 때를 표현하는 것. 상은 기체상, 액체상, 고체상이 존재하고, 하나의 상으로 이루어지는 균일계와 2개 이상의 상으로 이루어지는 불균일계로 나뉜다.
2008.06.03 조회수 15397 -
이상엽교수, 한국생명공학특집호발간
- 바이오테크놀로지 저널, 우리나라 생명공학 특집호 발간- 공동 편집장인 KAIST 이상엽 교수가 한국 특집호 기획 발간- 우리나라 생명공학의 현황과 미래 관련 포럼, 논문 11편 수록독일 와일리(Wiley-VCH)社(1799년 설립, 209년 전통)가 발행하는 바이오테크놀로지 저널(Biotechnology Journal)이 5월호를 우리나라 생명공학에 관한 특집호로 발간했다. 이번 특집호는 이 학술지의 공동 편집장(Editors-in-Chief)을 맡고 있는 KAIST 생명화학공학과 및 바이오융합연구소 이상엽(李相燁, 44세) 특훈교수(LG화학 석좌교수)가 기획했다.
지난 2006년 1월에 창간된 국제학술지인 바이오테크놀로지 저널은 월간으로 발행되며, 각 호별로 특집 테마를 다루고 있다. 이번 특집호는 금년 5월부터 이 학술지의 공동편집장으로 활동하고 있는 이상엽 교수가 출판사 편집자인 바바라 젠슨(Barbara Janssens)의 협조하에 기획하게 되었으며, 우리나라 생명공학의 발전상 등 현황과 미래를 다룬 포럼과 한국학자 논문 11편을 수록했다.
실린 논문은 ▲한국생명공학연구원 생명공학정책연구센터 현병환 박사팀의 우리나라 생명공학의 로드맵인 바이오비전(BioVision) 2016 ▲미생물유전체 프론티어사업단의 김지현 박사팀의 우리나라의 미생물 게놈프로젝트에 대한 그간의 연구와 향후 전망 ▲KAIST 이상엽 교수팀의 시스템 생물학을 대사공학에 응용하는 전략 ▲조광현 교수팀의 칼슘신호전달 네트워크의 동적 분석 ▲광주과학기술원 김도한 교수팀의 심장병 모델에서의 전사체 분석 ▲KAIST 이균민 교수팀의 동물세포의 세포공학을 통한 치료용 단백질의 효율적인 생산 ▲한국생명공학연구원 강현아 박사팀의 메탄올 자화균에서의 단백질 당공학(glycoengineering) ▲KAIST 박태관 교수팀의 단백질 의약품의 인체내 전달 ▲포항공대 차형준 교수팀의 홍합유래의 접착단백질 생산과 응용 ▲서울대 김병기 교수팀의 다양한 생물 촉매반응을 가능케 하는 생촉매 개발 전략 ▲성균관대 심상준 교수팀의 환경으로부터 손쉬운 유해균 진단 등이다.
이번 특집호의 편집을 총괄한 이상엽 교수는 ‘대한민국의 생명공학-차세대 성장동력(Biotechnology in Korea - the next generation growth engine)’ 이라는 제하의 특집호 사설(editorial)에서 “휴대폰에서 HDTV, 자동차에서 유조선, 반도체칩에서 노트북 컴퓨터에 이르기까지 어느 나라를 가도 메이드인코리아를 찾는 것은 어렵지 않게 되었다. 그간 한국의 급속한 성장은 중공업과 전자정보통신 분야가 이끌어 왔다. 이제 한국은 생명공학을 차세대 국가 성장 동력으로 삼고자 한다.”고 의견을 밝혔다. 또한 우리나라의 반만년 역사 동안의 우수한 발효기술, 동의보감으로 대표되는 전통의학 등을 소개하였으며, 이제 한국의 생명공학은 바이오비전 2016으로 한 단계 더 도약을 시도한다고 기술했다. 李 교수는 “이번 특집호는 지면의 제약으로 인해 우리나라 생명공학 연구자들의 우수한 연구결과들을 많이 소개하지 못해 아쉽다. 빠른 시간 내에 우리나라 생명공학의 연구성과를 충분히 알릴 수 있는 ‘바이오텍-메이드인코리아’ 특집호 발간을 추진하겠다.”고 말했다.
2008.05.19 조회수 20269 -
이상엽 교수, 국제생명공학학술지 공동 편집장에 선임
우리학교 생명화학공학과 이상엽(李相燁, 44세) 특훈교수(LG화학 석좌교수)가 독일 와일리社(Wiley-VCH)가 발간하는 국제생명공학학술지인 ‘바이오테크놀로지 저널(Biotechnology Journal)’의 공동 편집장(Editor-in-Chief)에 선임되었다.
지난 2006년 1월 창간된 이 학술지는 특집으로 생물공정, 식품생명공학, 뇌질환, 생물의약, 단백질 설계 및 응용 분야 등을 다뤄왔다. 오는 5월부터 편집장으로 활동하게 되는 李 교수는 공동 편집장인 오스트리아 알로이스 융바우어(Alois Jungbauer) 교수와 학술지 방향 설정, 편집업무 등을 총괄하게 된다.
李 교수는 2002년 세계경제포럼에서 아시아 차세대 리더로 선정됐고, 2006년 美미생물학술원 펠로우, 2007년 국내 최초로 사이언스誌를 발간하는 미국과학진흥협회(AAAS) 펠로우에 임명됐다.
현재 바이오테크놀로지 & 바이오엔지니어링誌 등 10여개 국제학술지에 편집인, 부편집인, 편집위원으로 활동하고 있다.
2008.04.16 조회수 15072 -
KAIST, 대사공학 심포지움 개최
- 바이오에너지-바이오석유화학물질 생산 핵심 대사공학 기술의 최근 연구 동향 발표 - 오는 14일(목) 오후 1시20분, KAIST 응용공학동 영상강의실우리 학교 바이오융합연구소와 BK21 화학공학사업단은 ‘대사공학 심포지움’을 오는 14일(목), KAIST 응용공학동 영상강의실에서 개최한다.
고유가와 지구온난화 등 환경문제가 심화되면서 바이오매스로부터 화학물질을 생산하는 바이오리파이너리 프로그램과 바이오에너지 생산에 대한 연구가 전 세계적으로 진행되고 있다.
이 심포지움에는 7명의 국내 전문가가 바이오에너지와 바이오석유화학물질의 효율적인 생산을 위한 핵심 대사공학 전략과 최근 연구 동향에 대해 발표한다.
심포지움 주제 발표 내용은 ▲바이오에너지와 바이오석유화학물질 생산을 위한 대사공학(생명화학공학과 이상엽 특훈교수) ▲탄소 4개로 이루어진 핵심 화학물질을 생산하기 위한 인공 대사회로의 설계와 검증(한국화학연구원 조광명 박사) ▲새로운 화학물질을 생산하기 위한 아이소프레노이드 대사경로의 이용과 대사공학 전략(아주대학교 이평천 교수) ▲시스템생물학을 접목한 대사공학과 바이오리파이너리에 적용 전략(성균관대학교 진용수 교수) ▲생명체의 조절네트워크를 분석 응용하여 대사공학에 접목시키는 전략(고려대학교 오민규 교수) ▲대사공학적으로 개량된 대장균을 이용하여 바이오에탄올을 생산하는 전략(서강대학교 이진원 교수) ▲미생물의 디자인을 위한 대사공학과 합성생물학 전략(포항공대 정규열 교수) 등이다.
이 심포지움은 원유에 의존하던 화학, 에너지, 물질 생산을 재생 가능한 바이오매스 자원으로부터 효율적으로 생산하는데 필수적인 대사공학 기술의 최신 연구 동향을 살펴볼 수 있는 좋은 기회다.
2008.02.12 조회수 15433
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KAIST개혁, 사이언스지 30일자 인터넷판 게재
우리 학교가 진행 중인 교육개혁이 세계적인 관심을 끌고 있다.
세계적 과학전문지인 사이언스(Science)誌는 30일자 인터넷판 ‘뉴스 포커스’에서 서남표 총장과 KAIST 개혁, 기부금 모금, 새로운 테뉴어 제도, 수업료 징수, 신입생 선발 제도, 교수초빙 등에 대해 심층 보도하며 큰 관심을 보였다. 아래는 기사 전문이다.원문 http://www.sciencemag.org/cgi/content/full/318/5855/1371
News Focus고등교육: MIT 공학자, 한국 교육계를 뿌리채 흔들다
카이스트 신임총장의 혁신적인 조치들이 전통에 얽매인 시스템을 뒤흔들고 있다.
한국을 넘어 세계적인 대학으로서의 위상을 얻기 위해, 카이스트는 베트남, 중국, 르완다 등 다른 나라들로부터 학생을 유치해왔다.
지난 12월 19일, 카이스트는 한 기업가가 250만불을 KAIST에 기부하면서 추가로 기부금을 더 내겠다는 약속을 했다고 발표했다. 이것은 신임 서남표 총장에 의한 일련의 개혁조치 중 가장 최근에 이뤄진 것이다. MIT 교수(휴직중)이며 기계공학자인 서 총장은 대학에 대한 기부문화가 보편적이지 않은 한국에서 전례없는 액수인 1,250만불의 기금을 모금하였다. 서 총장은 다른 분야에서도 한국의 전통에 맞서고 있다. 최근 카이스트는 교수에 대한 영년직 심사에서 일부 교수에 대한 영년직 부여를 거부했는데 이는 한국적 인 기준으로 볼 때 충격적인 조치였다.
서 총장은 카이스트를 MIT와 같은 세계적인 대학으로 만드는 것이 목표라고 말한다. 카이스트 생명화학공학과 이상엽 교수를 포함하여 대부분의 교수들이 서 총장의 철학과 비전이 올바른 것이라고 동의한다. 하지만 서 총장이 36년의 역사를 가진 이 학교에 어떻게 그와 같은 비전을 구체화시킬 것인가에 대한 걱정이 없는 것도 아니다.
카이스트 구성원들이 걱정을 하는 데에는 그만한 이유가 있다. 2004년, 카이스트는 학교를 세계적 수준의 대학으로 변화시켜 줄 것을 요구하며 노벨 물리학상 수상자인 로버트 러플린 박사를 총장으로 초빙했었다. 러플린 총장은 한국대학 최초의 외국인 총장이었다. 스탠포드 대학의 교수(휴직 중)였던 러플린 총장은 카이스트의 사립화, 학비 징수, 연구결과의 상업화에 주력할 것과 학부생 수를 3배로 증가시킬 것을 제안하였다(사이언스지 2005년 2월 25일자 1,181페이지, 2006년 1월 20일자 321페이지 참조). 그러나 러플린 총장이 자신의 계획을 현실화시키지 못하자 “교수들은 실망감을 감추지 못했다”라고 생명과학과 정종경 교수는 말한다. 2006년 카이스트 이사회는 새로운 총장을 찾아보기로 결정한다.
이사회는 서 총장을 주목했다. 한국 경주에서 1936년에 출생한 서 총장은 10대때 가족과 함께 미국으로 건너가 카네기 멜론 대학에서 기계공학박사학위를 취득했다. MIT 교수로 근무하면서, 서 총장은 공학설계이론을 고안해 찬사를 받았었고 50개 이상의 특허를 취득했으며, 몇몇 회사의 창립을 도왔다. 1980년대 초반에는 미국 국립과학재단 공학담당 부총재를 역임했으며, 1991년부터 2001년에 걸쳐서는 MIT 기계공학과 학과장을 역임했다.
2006년 7월, 카이스트에 도착한 이후, 서 총장은 카이스트의 강의를 영어로 진행할 것을 주장하면서 한국 대학으로서는 최초로 학부과정을 외국인 학생에게 개방하였다. 서 총장은 또한 B학점 이상의 성적을 유지하는 학생에 대해서는 수업료 면제혜택을 계속 부여하지만 C이하의 성적을 취득한 학생에게는 1년에 16,000불에 해당하는 수업료를 다음 2월에 시작하는 학기부터 징수하기로 결정했다. 이에 대해, 서 총장은 “우리는 학생들이 자신들의 행동에 책임을 졌으면 한다”고 말했다.
변화의 주체. 카이스트 교수들은 현재까지는 서 총장의 개혁을 지지하고 있다CREDIT: KAIST
카이스트의 새로운 입학절차 역시 파급효과가 클 것으로 기대된다. 예전에는 카이스트 역시 한국의 우수한 다른 대학들과 마찬가지로 대학입학시험에서 좋은 성적을 얻은 학생들만을 선발했다. 한국의 많은 고등학생들은 주입식 교육이 이뤄지고 있는 학교에서 이런 시험들을 준비하는데 자신들의 여유시간을 쓰고 있다. 하지만 서 총장은 시험점수는 리더를 식별해 낼 수 없는 “1차원적인 측정법”이라고 말한다. 따라서, 다음 학기에 카이스트에 입학을 원하는 학생은 이번 가을에 카이스트에 와서 면접을 보고, 프레젠테이션을 해야 하며, 교수들이 지켜보는 가운데 토론에 참가해야 한다. 이들 교수들은 성적과 인성을 바탕으로 신입생을 선발하게 된다. “우리는 미래의 아인쉬타인, 미래의 빌게이츠를 찾고 있습니다”라고 서 총장은 말한다. 보다 급진적인 개혁이 교수에 대한 영년직 심사에서 나타났다. 전통적으로, 한국의 교수들은 일정기간 근무를 하게 되면 영년직을 얻어왔다. 서 총장은 카이스트 교수들이 영년직을 얻기 위해서는 해당 분야의 세계적인 전문가들로부터 인정을 받아야 한다고 주장했다. 지난 9월, 33명의 신청자 중 11명이 영년직 심사에서 탈락했으며 이들은 1년 이내에 새로운 직업을 찾아야 한다.
영년직 심사는 “교육개혁의 시발점에 불과하다”고 화학과 유룡 교수는 말한다. 그러나, 유 교수와 그의 동료들은 영년직 심사에서 탈락한 교수들의 미래를 걱정하기도 한다. 서 총장 역시 그들의 어려운 처지를 이해하기는 하지만 그의 입장은 확고부동하다. 서 총장은 “영년직 심사에서 탈락한 교수들 역시 매우 훌륭한 분들이지만, 우리가 설정한 기준에서 볼 때 우리가 기대하는 만큼 우수하지는 않다”라고 말하며, 다른 대학들이 이들에게 또 다른 기회를 주기를 희망하고 있다.
동시에, 서 총장은 향후 4-5년 내에 외국인 교수를 포함하여 300명의 신임교원을 충원할 계획을 가지고 있으며 이를 통해 418명의 카이스트 교수진에 새로운 피를 수혈하고자 한다. (학교를 확장하기 위해, 서 총장은 현재 1억 8백만불 상당의 정부지원금을 두 배로 증액하기 위하여 정부의 승인을 받을 수 있도록 노력하고 있다.) 지난 해 MIT에서 기계공학 박사학위를 받은 Mary Kathryn Thompson 교수는 그가 유치한 최초의 외국인 교수이다. 지난 8월에 도착하여 한국어 공부를 시작한 Thompson 교수는 “카이스트에서 근무하게 되어 매우 흥분된다”고 말한다.
서 총장이 주도한 이러한 조치들을 교수들이 지지하고는 있지만, 몇몇 교수들은 서 총장이 한국의 교수들이 너무 편하게 살고 있다는 의미의 발언을 직설적이고 공개적으로 했던 것에 대해 불편한 심기를 표시하기도 한다. 전기전자공학과 최양규 교수는 “서 총장의 그와 같은 발언에 동의할 수 없다. 한국의 대다수 교수들은 매우 열심히 일하고 있다”라고 말한다. 생명과학과 김학성 교수는 “서 총장은 채찍만이 아닌, 채찍과 당근을 가져야 한다”고 덧붙인다.
당근은 쉽게 얻을 수 있는 것이 아니다. “나는 대부분의 시간을 기금을 모금하기 위해 쓰고 있다”고 서 총장은 말한다. 개인 기부자들을 찾아 다니며 간청하는 것이 이런 노력의 일부이다. “아시아에서는 대학에 기부하는 것이 보편적이지 않다. 그러나 한국에 그러한 문화를 정착시키는 것이 내가 지향하는 바이다”라고 서 총장은 말한다. 이것은 모든 한국 대학들이 추구하고자 하는 선례가 될 것이다.
2007.11.30 조회수 16252 -
이흔 교수, 경암학술상 수상자 선정
우리 학교 생명화학공학과 이흔(李琿, 54)교수가 경암교육문화재단(이사장 송금조)이 수여하는 경암학술상 공학분야 수상자로 선정됐다.
이흔 교수는 미래 에너지의 양대 축으로 세계적 관심사로 떠오르고 있는 가스 하이드레이트와 수소 에너지를 개발하기 위한 핵심 개념과 기술을 최초로 제시했다는 점을 인정받았다.
경암학술상은 부산 주방기기 제조업체인 태양그룹 경암 송금조 회장이 사회환원으로 기증한 전 재산 1000억원을 토대로 설립된 경암교육문화재단이 2005년부터 해마다 전공 분야에서 발군의 업적을 이뤄 사회 공동선에 기여한 학자 및 예술가들을 뽑아 시상하는 상이다. 시상식은 오는 11월 2일 부산 해운대 누리마루APEC 하우스에서 열리며, 수상자는 1억원씩의 상금과 상패를 받는다.
<연구성과 관련 보도자료 외> 번호 110 2005-04-07 "이흔 교수, 얼음 입자내 수소 저장메커니즘 세계최초 규명"번호 241 2007-08-17 ‘이흔 교수, 온난화가스와 에너지가스 맞교환 원리 규명’
2007.10.25 조회수 14748 -
생명화공 정희태교수, 세계최초 액정 초미세 나노패턴소자 개발
- 15일자 네이처 머티리얼스誌 온라인판 게재- 나노-바이오 전자소자 산업분야에서 시장 선점 기대우리 학교 생명화학공학과 정희태(鄭喜台, 42) 교수 연구팀이 액정 디스플레이 (LCD)의 핵심소재로 잘 알려져 있는 액정물질을 이용, 나노기술의 핵심인 차세대 초미세 나노패턴소자를 세계최초로 개발했다. 관련 연구논문은 15일자 네이처 머티리얼스(Nature Materials)誌 온라인판에 게재된다. 나노패턴 제작은 차세대 초고밀도 반도체 메모리기술과 바이오칩 등 나노기술의 핵심분야다. 특히, 鄭 교수팀의 액정을 이용한 패턴구현은 기존의 패턴 방식에 비해 대면적을 구현할 수 있을 뿐만 아니라 바이오 특성을 가지는 나노물질도 액정 패턴 내에 배열할 수 있다는 것이 큰 장점이다.
LCD를 구동하는 물질인 네마틱 액정과 달리 鄭 교수가 사용한 스메틱 액정은 LCD 응답특성이 매우 우수함에도 불구하고 자연적으로 존재하는 결함구조 때문에 LCD 구동물질로 사용하지 못하고 있다. 이러한 스메틱 액정은 기판의 표면특성에 따라서 무질서한 형태의 회오리 형 결함구조를 가진다. 이번 연구에서는 마이크로미터 수준의 직선이 새겨진 표면 처리된 실리콘 기판을 사용함으로써 무질서한 회오리 형태의 액정 결함구조를 규칙적으로 제어하였다(첨부 자료그림 참조). 특히 이 공정은 기존의 나노패턴에 적용하는 방식과 비교하여 제작시간을 수십 배 이상 줄일 수 있으며, 결함구조 내에 다른 형태의 기능성 물질도 규칙적으로 배열 할 수 있음을 확인하였다. 이는 다양한 형태의 패턴이 필요한 실제 반도체와 단백질 칩 등의 바이오 소자에 적용할 수 있는 가능성을 제시하고 있다 (자료그림 중 삽입사진 참조).
이번 연구결과로 LCD의 세계적 강국인 우리나라가 액정을 이용한 나노분야에서도 세계 최고의 원천기술을 갖게 되었다. 향후 액정을 이용한 새로운 응용의 신기원을 열게 되었으며, 나노-바이오 전자소자 산업분야에서 시장 선점 및 막대한 부가가치 창출 등을 통해 국가경쟁력 강화에 크게 기여할 것으로 기대된다. 연성재료(Soft Materials)를 이용하여 나노패턴을 제조하는 기술은 전 세계적으로 나노-바이오 분야에서 큰 이슈가 되는 연구로써, 연구의 핵심은 바이오 및 광전자소자 응용을 위하여 대면적에서 결함이 없는 소재의 개발에 있다. 이번 鄭 교수팀이 적용한 액정은 결함구조를 가지는 대표적인 물질로서 지금까지 학계에서는 대면적 나노패턴이 불가능하다고 인식돼 왔다.
鄭 교수는 “이번 연구결과는 연성소재를 이용한 나노패턴소자 제작방식의 기존 개념을 완전히 뒤엎는 것이다. 결함을 없애야만 한다는 기존의 생각에서 탈피하여 결함을 규칙적으로 구현하면 패턴에 이용할 수 있다는 발상의 전환으로 대면적 나노패턴을 개발했다는데 의미가 있으며, 향후 나노분야 전반에 걸쳐 영향이 클 것” 이라고 밝혔다.
이번 연구결과는 鄭 교수(교신저자)의 주도 하에 KAIST 물리학과 김만원 교수팀과 미국 캔트 주립대학의 액정센터 올래그 라브랜토비치(Oleg Lavrentovich)교수가 함께 일궈낸 성과다. 鄭 교수는 나노물질분야에서 사이언스, PNAS, Advanced Materials에 최정상급 논문을 다수 발표하는 등 나노물질 분야에서 차세대 주자로서 두각을 나타내고 있는 젊은 과학자다.
<해설>
액정: 유동성이 있으면서 고체적인 특성을 나타낸다. 전기적 특성이 매우 뛰어나 LCD 구동을 위한 핵심 물질로 사용된다. 네마틱, 스메틱, 콜레스테릭 등 다양한 종류의 액정이 존재한다. 현재 LCD에 사용하는 액정은 네마틱 액정이며 콜레스테릭 액정은 반사거울과 초정밀 온도계에 사용된다. 鄭 교수팀이 사용한 액정은 스메틱 액정으로서 네마틱 액정보다 자연계와 합성물질에서 더욱 많이 존재하고, 산업체와 학계에서 오랜기간 동안 연구해 왔음에도 불구하고 결함구조 등의 문제점으로 인하여 산업에 적용하지 못하고 있는 물질이다.
<첨부. 수 밀리미터 크기의 대면적 액정물질 나노패턴 현미경 사진>우측상단 삽입사진은 액정나노패턴내에 형광나노입자를 규칙적으로 포집한 리소그라피 제작사진
2007.10.15 조회수 18022