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카이스트-삼성에스디에스(주) AI 공동 연구센터 개소
우리 대학이 삼성 SDS(대표 황성우)와‘카이스트-삼성SDS AI공동연구센터 설립 및 운영을 위한 양해각서(MOU)를 23일 체결하고 연구소 현판식을 가졌다.
두 기관은 이번 양해각서 체결을 계기로 ▲인공지능 분야 선행기술 공동연구개발을 위한 공동연구센터 구축 및 운영 ▲인공지능 분야 우수인재 확보를 위한 추천 및 채용 연계 상호 협력 ▲그 외 인공지능 분야 기술 확보 사업지원의 공동목표 실현을 위해 필요한 사항 등을 위해 협력한다.
인공지능의 모태가 되는 전산학부에는 50여 명의 교수가 인간중심 컴퓨팅의 비전 아래 다양한 인공지능 관련 교육과 연구를 수행하고 있다. 향후, 카이스트-삼성SDS AI공동연구센터에서는 자연어처리, 지식그래프 분야 기술을 중심으로 한 소프트웨어공학 및 인간컴퓨터 상호작용 등 컴퓨터공학 필수 분야와 시너지를 창출해 인공지능기술의 혁신을 도모할 계획이다.삼성SDS는 1985년 삼성의 ICT를 담당하는 회사로 설립된 후 현재 30여 개 국가와 다양한 업종을 아우르는 영역에서 디지털 전환(Digital Transformation) 혁신을 선도하고 있다. AIㆍ클라우드ㆍ블록체인 등의 IT 핵심기술력을 기반으로, 제조ㆍ금융ㆍ물류ㆍ리테일 등 다양한 비즈니스 영역에서 각 기업들이 가장 혁신적으로 도약할 수 있는 기반을 제공하고 있다. SDS의 연구소는 300여 명의 국내·외 우수 연구원들이 AIㆍ데이터분석ㆍ블록체인ㆍ클라우드ㆍ보안ㆍ퀀텀 등 기반 기술 연구에 매진하고 있다.
23일 열린 협약식에서는 공동연구센터장인 맹성현 전산학부 교수와 이상욱 삼성SDS 연구소장이 양 기관을 대표해 서명한 뒤 현판식을 진행했다. 이어서 열린 개소식에는 이동만 공과대학장 및 류석영 전산학부장이 참석해 AI 공동연구센터의 발전 및 역할에 관한 축사와 기대를 전했다. 코로나19의 확산 예방을 위해 센터 참여 교수 10명 및 관련 교수진은 온라인 형태로 참석했으며, 삼성SDS에서는 이상욱 연구소장을 비롯해 권영준 AI연구센터장, 이태희 ML연구팀장, 김태현 기술전략팀장, 전효진 그룹장 외 연구원들이 자리를 함께했다.
삼성SDS 이상욱 연구소장은 “KAIST와 중장기적인 협력체계를 구축해 급속하게 발전하고 있는 AI기술을 선제적으로 확보하는 것은 물론 산업계에 적용하고 확산시켜 AI기술을 기반으로 업계를 이끌어갈 수 있는 기술력을 확보해 나가겠다.”고 밝혔다.
맹성현 KAIST 공동연구센터장은 “소프트웨어 기반 인공지능 기술을 학계와 산업계에서 선도하는 두 기관이 협력해 국내 인공지능 기술 개발 및 산업체 인재양성에 새로운 전기를 만들어 낼 것”이라는 기대감을 전했다. 이어 맹 센터장은 “ 과학기술분야에 깊이 있는 이론과 실제적인 응용력을 갖춘 고급과학기술인재를 양성해 산업계에 연구 지원을 하는 것은 KAIST의 설립 목적이자 현재의 역할”이라고 강조하고, “이에 부합하기 위해 AI연구센터가 4차 산업혁명 시대를 대표하는 가장 모범적인 산학협력의 본보기가 될 수 있도록 노력할 것”이라고 포부를 밝혔다.
2021.03.25 조회수 96615 -
김지한 교수, 컴퓨터 설계 기반 다공성 복합재료 합성
〈 김지한 교수 연구팀 〉
우리 대학 생명화학공학과 김지한 교수와 UNIST 화학과 문회리 교수 공동연구팀이 컴퓨터 설계를 기반으로 한 이론적 디자인을 통해 새로운 다공성 복합재료를 합성하는 데 성공했다.
이러한 복합물질은 각각의 특성을 동시에 가지면서 융합된 새로운 성질을 나타낼 수 있어 촉매, 기체 저장 및 분리, 센서, 약물 전달 등 다양한 분야에 응용할 수 있을 것으로 기대된다.
권오민 박사과정과 UNIST 김진영 박사가 공동 1 저자로 참여한 이번 연구결과는 국제 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈(Nature communications)’ 8월 9일 자 온라인판에 게재됐다. (논문명 : Computer-aided discovery of connected metal-organic frameworks)
이번 연구에 사용한 금속 유기 구조체(Metal-Organic Framework, MOF)는 다양한 금속 이온 집합체와 유기 리간드로 구성된 화합물의 일종으로 나노 수준의 기공을 갖는 결정성 물질이다.
금속 유기 구조체는 각 구성요소의 다양성 덕분에 지난 20년간 8만여 개 이상의 구조들이 실험으로 합성됐다. 금속 유기 구조체는 표면적이 매우 넓고 기공의 물리-화학적 특성을 세밀하게 조절할 수 있어 기존의 제올라이트를 대체할 수 있는 차세대 다공성 물질이기도 하다.
최근 금속 유기 구조체를 다른 소재와 혼합해 기능을 다양화하거나, 한가지 물질의 단점을 다른 물질의 장점으로 보완함으로써 성능을 최적화하는 연구가 진행되고 있다.
그러나 기존의 합성된 금속 유기 구조체 복합재료들은 두 물질의 경계면에서 서로 어떻게 결합하는지에 대한 정확한 정보가 없고 그 형태가 무질서해 어떻게 만들어지는지에 대한 이해가 부족했다.
8만여 개의 금속 유기 구조체 중 표면에서 서로 결합할 수 있는 조합을 일일이 눈으로 찾아내는 것은 매우 시간이 오래 걸리기 때문에, 화학자의 직관만으로 새로운 이종 금속 유기 구조체 간 단결정 복합재료를 합성하기 위해서는 수많은 시행착오를 겪어야 했다.
따라서 8만여 개 이상의 금속 유기 구조체를 사용해 복합물질을 형성할 수 있는 경우의 수가 상당히 많음에도 불구하고 지금까지 합성된 복합재료의 수는 극히 일부로 제한됐다.
문제해결을 위해 공동연구팀은 미시적인 분자구조 정보를 활용해 먼저 합성 가능성이 큰 구조들을 선별한 뒤, 이를 실험적으로 합성함으로써 실제 새로운 복합물질을 개발하고 합성하는 시간을 획기적으로 단축했다.
김지한 교수가 이끈 시뮬레이션팀은 직접 개발한 컴퓨터 알고리즘을 활용해 기존에 발표된 8만여 개의 데이터로부터 특정 구조체의 결정면과 상호 연결될 수 있는 결정면을 가진 다양한 금속 유기 구조체 쌍들을 얻는 데 성공했다.
또한, 양자역학 시뮬레이션을 통해 두 금속 유기 구조체가 연결된 경계면이 가질 수 있는 안정적인 구조를 예측해냈다.
문회리 교수의 연구팀은 시뮬레이션 결과를 바탕으로 6종류의 새로운 금속 유기 구조체 복합재료를 성공적으로 합성함으로써 시뮬레이션으로 예측된 내용이 실험적으로 합성될 수 있음을 증명했다.
또한, 금속 유기 구조체 결정면 위에 다른 구조체가 하나의 구조로 자라나는 원리를 규명했고, 두 물질의 기공이 서로 연결돼 내부까지 분자가 자유롭게 이동할 수 있음을 확인했다.
이번 연구에서 성공한 서로 다른 두 금속 유기 구조체 간 경계면을 분자 수준에서 깨끗하게 하나의 구조로 연결하는 다공성 복합재료는 지금껏 없던 새로운 개념의 물질이다.
문회리 교수는 "실험과 컴퓨터 시뮬레이션의 협력 연구를 통해 그간 합성이 어려웠던 다기능 다공성 복합재료를 설계하고 합성할 수 있음을 보여줬다. 기존 신약개발에서 활용되던 연구 방식이 거대시스템인 다공성 재료에까지 확대된 성공적 사례이다”라고 말했다.
김지한 교수는“세계 최초로 나노 다공성 복합물질을 이론적으로 디자인해 합성까지 성공한 첫 사례라는 사실에 의미가 있다”라며 “새로운 복합재료 개발을 위해 필요한 시간과 비용을 획기적으로 줄일 수 있고, 적용 분야를 MOF-나노입자, MOF-제올라이트, MOF-고분자 복합재료로 쉽게 확장할 수 있다”라고 말했다.
이 연구 결과는 삼성전자 미래기술육성센터의 지원을 받아 수행됐다.
□ 그림 설명
그림1. 합성에 성공한 MOF 구조
2019.08.26 조회수 14673 -
스티브 박 교수, 균일한 성능 갖는 인공피부 제작기술 개발
〈 스티브박 교수, 오진원 석사 〉
우리 대학 신소재공학과 스티브박 교수, 기계공학과 김정 교수, 한국전자통신연구원(ETRI) 심주용 박사 공동 연구팀이 균일한 성능과 이력현상이 낮은 인공 피부 제작 기술을 개발했다.
연구팀이 개발한 기술은 향후 인공 피부, 헬스케어 장비 등 다양한 분야에서 적용 가능할 것으로 기대된다.
오진원 석사가 1 저자로 참여한 이번 연구결과는 국제학술지 ‘스몰(Small)’ 8월 16일 자 표지논문에 게재됐다. (논문명 : Highly Uniform and Low Hysteresis Piezoresistive Pressure Sensors based on Chemical Grafting of Polypyrrole on Elastomer Template with Uniform Pore Size)
최근 인공 피부 제작을 위한 촉각 센서 연구가 활발히 진행되고 있다. 촉각 센서 관련 연구는 센서의 민감도, 자극 측정 범위, 반응 속도 등 센서의 성능 개선에 집중돼 있다. 그러나 센서의 상용화를 막는 가장 큰 걸림돌은 센서 간 낮은 균일성과 이력현상이다. 이 문제를 해결하기 위한 연구가 계속되고 있다.
이력현상이란 촉각 센서에 압력이 가해질 때와 제거될 때 센서의 전기적 신호의 변화 양상이 차이를 나타내는 현상을 말한다. 즉, 센서에 같은 압력이 가해져도 다른 전기적 신호를 보일 수 있음을 뜻한다. 따라서 이력현상이 커지면 촉각 센서의 압력 측정 정확성이 떨어지게 된다.
센서 간 높은 균일성은 촉각 센서의 상용화에 필수적이다. 같은 조건으로 제작된 센서의 압력에 대한 민감도가 서로 다르면 센서의 측정 신뢰도가 떨어지게 되고 낮은 재현성으로 인해 상용화가 불가능하다.
연구팀은 낮은 이력현상과 센서 간 높은 균일성을 확보하기 위해 미세유체공정과 화학증착 기법을 활용했다. 연구팀은 미세유체공정을 통해 균일한 크기의 기공을 갖는 고분자 스펀지를 제작했다.
스펀지 기공의 크기는 1.43 %의 변동계수 값을 보였다. 연구팀은 전산 시뮬레이션을 통해 스펀지의 기공의 크기의 변동계수 값이 클수록 센서 간 균일성이 낮아짐을 확인했다.
연구팀은 제작한 고분자 스펀지에 화학증착 기법을 통해 전도성 고분자를 코팅했다. 화학증착 기법은 증착 시간을 통해 증착되는 고분자의 양을 조절할 수 있어 균일한 코팅이 가능하다.
그 결과 제작된 센서는 센서 간 성능의 변동계수 값이 2.43 %로 높은 균일성을 보였다. 또한, 고분자 스펀지와 전도성 고분자가 강한 공유 결합을 형성해 2 % 수준의 낮은 이력현상을 보임을 확인했다.
스티브 박 교수는 “이 기술은 실질적으로 센서의 상용화에 필요한 센서의 균일성을 높이며 이력현상은 감소시킬 수 있는 기술로, 센서의 상용화에 핵심기술로 활용할 수 있을 것으로 기대한다”라고 말했다.
이번 연구는 KKI 국제공동연구와 글로벌특이점연구의 지원을 통해 수행됐다.
□ 그림 설명
그림1. small 표지
그림2. 균일한 크기의 기공을 가지는 고분자 스펀지 SEM 이미지 (우) 같은 조건으로 제작 된 10개의 센서의 압력에 대한 저항 변화
2019.08.20 조회수 12807 -
KAIST-신한금융그룹, AI 금융 연구 위한 산학협력 MOU 체결
〈신한금융그룹 조용병 회장(사진 왼쪽)과 KAIST 신성철 총장이 16일 오후 신한금융지주회사 16층 이사회 회의실에서
AI 금융 알고리즘의 공동연구를 위한 산학협력 협정을 체결하고 악수를 교환하고 있다. 〉
우리 대학은 16일 신한금융그룹(회장 조용병)과 AI 금융 알고리즘의 공동연구를 위해 산학협력 업무협약(MOU)을 체결하고, 「신한-KAIST AI 금융 연구센터」를 설립해 본격적인 운영에 들어간다.
양 기관은 개별 연구용역 계약이 아닌 신한금융그룹만을 위한 금융 AI R&D센터 설립하기로 뜻을 모으고, 지난 5월부터 연구과제 및 센터 운영에 대한 지속적인 논의를 해왔다.
「신한-KAIST AI 금융 연구센터」는 급변하는 디지털 환경 속에서 AI 연구의 유연성, 적시성을 확보하고, 기술력 있는 연구진과의 협력연구를 통해 신한금융그룹의 AI 역량 강화를 지원하는 업무를 수행하게 된다.
연구소는 대전 KAIST 본원에 설치되며 KAIST의 AI/빅데이터/머신러닝/금융공학 등 다양한 분야의 전담 교수진이 신한금융지주를 중심으로 그룹사별 현업부서 실무진과 함께 협업을 진행할 예정이다.
「신한-KAIST AI 금융 연구센터」의 센터장은 김우창 KAIST 교수(산업및시스템공학과)가 맡게 되며, 디지털 분야의 최고 전문성을 보유한 KAIST 산업및시스템공학과 교수진 6명이 핵심연구진으로 참여한다.
연구센터에서는 AI 기술을 활용한 다양한 알고리즘을 개발해 고객의 금융상황을 파악하고, 고객별 라이프 스타일에 적합한 맞춤형 솔루션을 제시하기 위한 다양한 연구과제를 수행하게 된다.
1년차 주요 과제로는 ▶ 소비패턴 분석 ▶ 입지급내역 분석 ▶ 생애주기기반 목적별 보장분석이 선정되었으며, 투자관리 및 퇴직연금 등 중장기 과제 등을 추가로 선정해 지속적인 연구를 이어갈 예정이다.
신한금융그룹은 2015년부터 IBM의 AI플랫폼인 ‘왓슨’을 활용하는 보물섬 프로젝트를 추진해왔으며, 올해 초 AI 전문회사인 ‘신한AI’를 설립했다.
또한, 지난 5월에는 글로벌 AI 연구기업인 ‘엘리먼트AI(Element AI, 캐나다)’와 AI분야의 상호협력 확대를 위한 업무협약을 맺는 등 AI를 활용한 금융혁신 기회 발굴에 그룹 차원의 투자를 아끼지 않고 있다.
신한금융지주 관계자는 “금번 KAIST와의 협력연구를 통해 그룹 내외의 방대한 금융데이터들을 효과적으로 활용할 수 있는 새로운 AI 금융 알고리즘을 개발, 적용함으로써 신한을 거래하는 고객들에게 최적화된 금융 서비스를 제공할 것”이라며, “KAIST 등 외부 전문역량을 보유한 기관과의 지속적인 협업을 통해 그룹의 AI 연구 역량 내재화를 끊임없이 추진해 나갈 계획이다”라고 밝혔다.
2019.08.16 조회수 8702 -
4차산업혁명지능정보센터(FIRIC), EU JRC와 공동 워크숍 개최
우리 대학 4차산업혁명지능정보센터(센터장 이상엽)가 유럽연합 공동연구센터(EU Joint Research Center, 이하 EU-JRC)와 지난 7월 25일(목)부터 26일(금)까지 스페인 세비야에서 공동 워크숍을 주최했다.
1958년 설립된 EU-JRC는 벨기에 브뤼셀에 본부를 두고 있으며 유럽공동체 내부의 지역 간 격차 해소 정책(Cohesion Policy)을 개발하는 조직이다.
개최된 워크숍은 4차 산업혁명을 기반으로 지역혁신 전략을 개발 중인 EU-JRC가 KAIST 4차산업혁명지능정보센터(이하 FIRIC)를 초청해 성사되었으며, `4차 산업혁명 시대 지역혁신 및 경제 성장을 위한 스마트 전문화(smart specialization) 전략'을 주제로 기술과 정책에 관한 이슈가 논의됐다.
EU-JRC의 총괄책임자인 마크 보든(Mark Boden) 박사는 스마트 전문화 프로세스·거버넌스 디자인·비전 공유·우선순위 설정 등 스마트 전문화 정착을 위한 EU의 다양한 노력을 소개하고 특히, 낙후 지역의 스마트 전문화를 위한 전략적 지원 정책에 대해 논의했다.
이어, 센터 실무책임자인 마리나 랑가(Marina Ranga) 박사는 스마트 전문화 사업 초창기에 적용할 지역혁신 시스템의 지식 기반과 학습 체계 구축·연구 역량 강화·핵심적인 혁신 실행가들과 협업해 지역의 특화 산업을 전문화하는 통합 네트워크 구성 등의 중요성을 강조했다.
아울러, 4차 산업혁명 시대 디지털화·자동화·로봇 활용의 증대가 가져올 산업 생태계 변화에 영향을 받게 될 글로벌 가치사슬·산업 클러스터 정책 개발 및 실행에 관해 EU와 아시아의 관점에서 조명하는 `4차 산업혁명 시대 지역혁신·민관 파트너십·혁신클러스터'에 대한 논의도 함께 진행됐다.
또한, 4차 산업혁명과 스마트 전문화 전략에 따른 포용적 성장과 직업 세계의 변화에 대한 세션에서는 4차 산업혁명이 몰고 온 EU 내부의 직업 및 기술 역량의 변화, 고용과 일자리 변화 등에 대한 논의가 이뤄졌다. 특히, 인공지능 기술의 잠재적 위험과 윤리적 이슈에 관한 실제 사례와 관련 정책 및 규제 동향이 소개됐다.
최근 커다란 이슈로 부상한 블록체인을 활용한 서비스 사례 소개와 디지털 혁신을 위한 공공분야 거버넌스 구축 등을 다룬 디지털 경제 분야 주제에서는 지역 경제에서 블록체인 기반 지역 화폐나 공공 서비스가 활발히 출시될 것으로 전망했다. 이에 따른 디지털 혁신과 투명한 거버넌스 구축을 위해 공공 정보 자산을 정교한 분석할 프레임워크의 필요성도 강조됐다.
KAIST 4차산업혁명지능정보센터는 세계경제포럼과 공동으로 과학 기술 기반의 포용적 성장과 혁신을 도모하는 정책연구 수행 및 글로벌 어젠다 발굴을 전담하는 조직으로 지난 2017년 7월 설립됐다.
향후, EU-JRC와 4차 산업혁명 시대의 지역혁신 정책에 관한 국제 공동연구를 보다 체계적으로 추진하기 위해 MOU를 체결할 계획이다.
김소영 KAIST 4차산업혁명지능정보센터 부센터장은 "EU-JRC와 공동연구를 통해 4차 산업혁명을 기반으로 하는 기술-정책 거버넌스 혁신모델을 탐색하고 개발하는 과정에서 4차 산업혁명과 관련한 KAIST의 글로벌 역할이 확대될 것으로 기대된다ˮ고 밝혔다.
2019.08.02 조회수 7390 -
김재경 교수, 수학적 모델링 통해 신약 개발 걸림돌 해소
〈 김대욱 박사과정, 김재경 교수 〉
우리 대학 수리과학과 김재경 교수와 글로벌 제약회사 화이자(Pfizer)의 장 청(Cheng Chang) 박사 공동연구팀이 수학적 모델을 기반으로 동물 실험과 임상 시험 간 차이가 발생하는 원인을 밝히고 그 해결책을 제시했다.
연구팀은 일주기 리듬 수면 장애 신약을 개발하는 과정에서 동물 실험과 임상 시험 간 발생하는 차이 문제를 수학적 모델을 이용해 해결함으로써 신약 개발의 가능성을 높였다. 또한, 동물과 사람 간 차이 뿐 아니라 사람마다 발생하는 약효의 차이 발생 원인도 밝혀냈다.
김대욱 박사과정이 1 저자로 참여한 이번 연구결과는 국제 학술지 ‘분자 시스템 생물학 (Molecular Systems Biology)’ 7월 8일자 온라인판에 게재됐고, 우수성을 인정받아 7월호 표지논문으로 선정됐다. (논문명 : Systems approach reveals photosensitivity and PER2 level as determinants of clock-modulator efficacy)
신약을 개발하기 위해 임상 시험 전 단계로 쥐 등의 동물을 대상으로 전임상 실험을 하게 된다. 이 과정에서 동물에서 보였던 효과가 사람에게선 보이지 않을 때가 종종 있고 사람마다 효과가 다르게 나타나기도 한다. 이러한 약효의 차이가 발생하는 원인을 찾지 못하면 신약 개발에 큰 걸림돌이 된다.
수면 장애는 맞춤형 치료 분야에서 개발이 가장 더딘 질병 중 하나이다. 쥐는 사람과 달리 수면시간이 반대인 야행성 동물이다 보니 수면시간을 조절할 수 있는 치료제가 실험 쥐에게는 효과가 있어도 사람에게는 무효한 경우가 많았다. 하지만 그 원인이 알려지지 않아 신약 개발에 어려움이 있었다.
연구팀은 이러한 차이의 원인을 미분방정식을 이용한 가상실험과 실제 실험을 결합해 연구했고, 주행성인 사람은 야행성인 쥐에 비해 빛 노출 때문에 약효가 더 많이 반감되는 것이 원인임을 밝혔다. 이는 빛 노출 조절을 통해 그동안 사람에게 보이지 않던 약효가 발현되게 할 수 있음을 뜻한다.
수면 장애 치료 약물의 약효가 사람마다 큰 차이를 보이는 것도 신약 개발의 걸림돌이었다. 연구팀은 증상이 비슷해도 환자마다 약효 차이가 나타나는 원인을 밝히기 위해 수리 모델링을 이용한 가상환자를 이용했다.
이를 통해 약효가 달라지는 원인은 수면시간을 결정하는 핵심 역할을 하는 생체시계 단백질인 PER2의 발현량이 달라서임을 규명했다.
또한, PER2의 양이 낮에는 증가하고 밤에는 감소하기 때문에 하루 중 언제 투약하느냐에 따라 약효가 바뀜을 이용해 환자마다 적절한 투약 시간을 찾아 최적의 치료 효과를 가져오는 시간요법(Chronotherapy)를 개발했다.
김재경 교수는 “수학이 실제 의약학 분야에 이바지해 우리가 좀 더 건강하고 행복한 삶을 살 수 있는데 도울 수 있어 행복한 연구였다”라며 “이번 성과를 통해 국내에선 아직은 부족한 의약학과 수학의 교류가 활발해지길 기대한다”라고 말했다.
□ 그림 설명
그림1. 김재경 교수 연구팀 성과 개념도
그림2. 맞춤형 시간 치료법 (Chronotherapy) 개념도
2019.07.09 조회수 19094 -
KAIST-KU 공동연구센터 개소
〈5일 대전 KAIST 본원 캠퍼스내 KI빌딩에서 열린 ‘KAIST-KU 공동연구센터’ 개소식에서 아랍에미리트(UAE) 칼리파대학(KU)과 KAIST 관계자들이 테이프 커팅식을 하고 있다.신성철 총장과 (좌측에서 다섯 번째) 아리프 술탄 알 하마디(Arif Al Hammadi) 총장대행〉
우리 대학이 올 4월 아랍에미리트(이하 UAE) 칼리파대학(KU)에 ‘KU-KAIST 공동연구센터(KU-KAIST Joint Research Center)’를 설치한 데 이어 대전 KAIST 본원에도 ‘KAIST-KU 공동연구센터’를 설치하고 5일 오후 개소식을 개최했다.
KAIST는 양교에 각각 공동연구센터를 설치한 배경에 대해 지난 2018년 3월 KAIST와 칼리파대학 간에 체결한 ‘4차 산업혁명 관련 공동연구 협약’에 따라 2010년부터 지속해 온 교육․연구 협력 사업을 올해부터 제2단계 협력 사업으로 격상시켜 과학기술개발 관련 R&D 협력을 더욱 강화하고 체계화하기 위해서라고 설명했다.
본원 캠퍼스 KAI-NEET 교육연구원 산하에 설치된 ‘KAIST-KU 공동연구센터’는 양교의 스마트 헬스케어 및 스마트 교통플랫폼 분야 공동연구 프로젝트에 대한 제반 지원은 물론 4차 산업혁명 핵심기술 개발을 위한 공동 프로젝트 확대 등에 관한 업무를 맡게 된다.
이날 열린 ‘KAIST-KU 공동연구센터’ 개소식에는 아리프 술탄 알 하마디(Arif Al Hammadi) 총장대행·스티브 그리피스(Steve Griffiths) 연구부총장, 대니얼 최(Daniel Choi) KU-KAIST 공동연구센터장 등 칼리파대학 관계자가, 그리고 KAIST에서는 신성철 총장·박현욱 연구부총장·채수찬 대외부총장·임만성 국제협력처장·장창희 KAI-NEET 교육연구원장·김종현 KAIST-KU 공동연구센터장 등이 참석했다.
2019.07.05 조회수 8022 -
이상엽 특훈교수, 김현욱 교수, 인공지능 이용한 효소기능 예측 기술 개발
우리 대학 생명화학공학과 이상엽 특훈교수와 김현욱 교수의 초세대 협업연구실 공동연구팀이 딥러닝(deep learning) 기술을 이용해 효소의 기능을 신속하고 정확하게 예측할 수 있는 컴퓨터 방법론 DeepEC를 개발했다.
공동연구팀의 류재용 박사가 1 저자로 참여한 이번 연구결과는 국제학술지 ‘미국 국립과학원 회보(PNAS)’ 6월 20일 자 온라인판에 게재됐다. (논문명 : Deep learning enables high-quality and high-throughput prediction of enzyme commission numbers)
효소는 세포 내의 생화학반응들을 촉진하는 단백질 촉매로 이들의 기능을 정확히 이해하는 것은 세포의 대사(metabolism) 과정을 이해하는 데에 매우 중요하다.
특히 효소들은 다양한 질병 발생 원리 및 산업 생명공학과 밀접한 연관이 있어 방대한 게놈 정보에서 효소들의 기능을 빠르고 정확하게 예측하는 기술은 응용기술 측면에서도 중요하다.
효소의 기능을 표기하는 시스템 중 대표적인 것이 EC 번호(enzyme commission number)이다. EC 번호는 ‘EC 3.4.11.4’처럼 효소가 매개하는 생화학반응들의 종류에 따라 총 4개의 숫자로 구성돼 있다.
중요한 것은 특정 효소에 주어진 EC 번호를 통해서 해당 효소가 어떠한 종류의 생화학반응을 매개하는지 알 수 있다는 것이다. 따라서 게놈으로부터 얻을 수 있는 효소 단백질 서열의 EC 번호를 빠르고 정확하게 예측할 수 있는 기술은 효소 및 대사 관련 문제를 해결하는 데 중요한 역할을 한다.
작년까지 여러 해에 걸쳐 EC 번호를 예측해주는 컴퓨터 방법론들이 최소 10개 이상 개발됐다. 그러나 이들 모두 예측 속도, 예측 정확성 및 예측 가능 범위 측면에서 발전 필요성이 있었다. 특히 현대 생명과학 및 생명공학에서 이뤄지는 연구의 속도와 규모를 고려했을 때 이러한 방법론의 성능은 충분하지 않았다.
공동연구팀은 1,388,606개의 단백질 서열과 이들에게 신뢰성 있게 부여된 EC 번호를 담고 있는 바이오 빅데이터에 딥러닝 기술을 적용해 EC 번호를 빠르고 정확하게 예측할 수 있는 DeepEC를 개발했다.
DeepEC는 주어진 단백질 서열의 EC 번호를 예측하기 위해서 3개의 합성곱 신경망(Convolutional neural network)을 주요 예측기술로 사용하며, 합성곱 신경망으로 EC 번호를 예측하지 못했을 경우 서열정렬(sequence alignment)을 통해서 EC 번호를 예측한다.
연구팀은 더 나아가 단백질 서열의 도메인(domain)과 기질 결합 부위 잔기(binding site residue)에 변이를 인위적으로 주었을 때, DeepEC가 가장 민감하게 해당 변이의 영향을 감지하는 것을 확인했다.
김현욱 교수는 “DeepEC의 성능을 평가하기 위해서 이전에 발표된 5개의 대표적인 EC 번호 예측 방법론과 비교해보니 DeepEC가 가장 빠르고 정확하게 주어진 단백질의 EC 번호를 예측하는 것으로 나타났다”라며 “효소 기능 연구에 크게 이바지할 것으로 기대한다”라고 말했다.
이상엽 특훈교수는 “이번에 개발한 DeepEC를 통해서 지속해서 재생되는 게놈 및 메타 게놈에 존재하는 방대한 효소 단백질 서열의 기능을 보다 효율적이고 정확하게 알아내는 것이 가능해졌다”라고 말했다.
이번 연구는 과학기술정보통신부가 지원하는 기후변화대응기술개발사업의 바이오리파이너리를 위한 시스템대사공학 원천기술개발 과제 및 바이오·의료기술 개발 Korea Bio Grand Challenge 사업의 지원을 받아 수행됐다.
□ 그림 설명
그림1. 인공지능 기반의 DeepEC를 이용한 효소 기능 EC 번호 예측
2019.07.03 조회수 18431 -
KAIST-한국테크놀로지그룹 미래기술 연구 협약식 개최
〈신성철 총장(왼쪽)과 조현식 한국테크놀로지그룹 부회장이 ‘한국테크놀로지그룹-KAIST 미래기술 연구 협약'을 맺었다. 〉
우리 대학이 한국 테크놀로지그룹과 15일 ‘한국테크놀로지그룹-KAIST 미래기술 연구 협약식’을 개최했다.
양 기관은 지난해 11월 '한국타이어-KAIST 디지털 미래혁신 연구센터' 설립 후 ▲공장 물류자동화시스템 최적화 ▲고정 스케줄링 고도화 ▲인공지능(AI) 활용 불량검수 자동화 ▲빅데이터 기술활용 품질향상을 위한 설비 최적화 ▲딥러닝 활용 소재 특성 예측 ▲사물인터넷(IoT)과 AI 기반 모니터링 등의 연구 협력을 진행해왔다.
이번 협약을 통해 디지털 기술 역량 확보를 위해 혁신적 공동연구를 지속하고 기술 협약 및 성공적인 산학협력으로 미래 디지털 산업을 선도할 혁신 기술을 발굴해 나갈 계획이다.
2019.04.16 조회수 6767 -
KAIST-UAE 칼리파대학, 4차 산업혁명 공동연구센터 개소
한국과 아랍에미리트(이하 UAE)가 4차 산업혁명 분야에서 협력을 대폭 강화한다.
우리 대학이 UAE 칼리파대학(KU)과 4차 산업혁명 관련 공동연구를 목적으로 KAIST-KU 공동연구센터(KAIST-KU Joint Research Center)를 지난 8일 UAE 현지에 개소했다.
칼리파대학(KU)은 UAE 국왕이 미래 국가 발전을 이끌어 갈 고급 연구개발 인력 양성을 위해 2007년 UAE 아부다비에 설립한 국립대학이다. 지난 2017년 칼리파대학 등 3개 이공계 대학·대학원이 통합해 교명을 KU(Khalifa University of Science and Technology)로 개칭했으며 올 4월 기준으로 학부생 3,500여 명과 대학원생 900여 명, 교원 500여 명 규모로 자리 잡은 연구중심대학이다.
2009년 12월 UAE 원전 수주 시 맺은 한-UAE 양국정부의 협약으로 KAIST가 칼리파대학에 원자력공학과 개설과 교과과정 개발 등의 지원을 통해 시작된 양 대학 간 국제공동연구 협력은 2011년 이후 지금까지 원자력·ICT·전기·기계·재료·바이오·에너지 등 다양한 분야에 걸쳐 200여 과제에 달하고 있다.
특히 지난 2월 방한한 모하메드 빈 자이드 알 나흐얀 UAE 아부다비 왕세제(General H.H. Sheikh Mohammed bin Zayed Al Nahyan)는 KAIST로부터 2010년 5월 명예 과학기술학 박사학위를 받을 정도로 KAIST와는 인연이 깊다.
KAIST-KU 공동연구센터 개소식은 8일 오전 11시(현지 시간) UAE 아부다비 칼리파대학에서 진행됐다.
이에 앞서 신성철 총장은 작년 2월 스위스 다보스에서 열린 WEF 연차총회(다보스 포럼)에서 사라 알 아미리(Sarah Al Amiri) UAE 첨단과학기술부 장관과 만나 양국 간 4차 산업혁명 관련 협력 확대를 원하는 UAE 정부의 의지를 확인하고 같은 해 3월 양 대학 간에 양해각서(MOU)를 체결한 바 있다.
양교는 이날 공동연구센터 개소를 계기로 올해부터 스마트 헬스케어와 스마트 교통플랫폼 등 미래 먹거리 창출을 위한 4차 산업혁명 관련 공동연구와 교육협력을 적극적으로 수행할 방침이다.
임만성 KUSTAR-KAIST 교육연구원장은 “원자력 및 에너지 분야 등 기존 교육·연구 분야에서의 협력을 더욱 공고히 할 방침”이라며 “미래 먹거리 창출을 위한 4차 산업혁명 분야에서도 협력을 대폭 강화해서 한-UAE 양국이 지속 가능한 발전을 이뤄 가는데 가교역할을 충실히 해나갈 것”이라고 밝혔다.
임 원장은 또 “이번 KAIST-KU 공동연구센터 개소식에 관해 현지 언론들의 취재 열기 또한 뜨거워 짧은 방문 기간 중임에도 에미레이츠 뉴스 에이전시(Emirates News Agency)를 비롯해 알 이티하드 신문(Al-Ittihad Newspaper), 알 칼리지 신문(AL Khaleej Newspaper), 바이얀 신문(Bayan Newspaper) 등 주요 매체들의 취재와 함께 신성철 총장에 대한 인터뷰가 이어지기도 했다”고 UAE 방문 일화를 소개했다.
이날 개소식에는 KAIST 신성철 총장과 임만성 KUSTAR-KAIST 교육연구원장, KUSTAR-KAIST 교육연구원 김종현 원자력협력센터장 등이 참석했다. UAE 측에서는 칼리파대학(KU) 아리프 술탄 알 하마디(Arif Al Hammadi) 총장대행을 비롯해 스티브 그리피스(Steve Griffiths) 연구부총장, 아흐메드 알 쇼아비(Ahmed Al Shoaibi) 교학부총장과 KU 한국인 교수 등 학교 관계자와 학생 등 30여 명이 자리를 함께해 축하했다.
이날 행사는 양교 총장의 축사에 이어 KAIST-KU 공동연구센터 소개, 현판식 등의 순서로 진행됐다.
신성철 총장은 “KAIST-KU 공동연구센터 개소는 지난 10년간 KAIST와 칼리파대학이 지속해온 교육·연구 협력의 큰 결실이며 한-UAE 협력의 새로운 이정표”라고 말했다.
신 총장은 이어 “공동연구센터 설립을 바탕으로 혁신적인 연구를 수행해 4차 산업혁명 시대에 양국을 이끌어갈 기술을 개발하고 인재발굴을 위해 최선을 다할 것”이라고 강조했다.
2019.04.09 조회수 14878 -
전성윤 교수, 8시간 안에 항생제 조합 성능 확인하는 기술 개발
〈 김승규 연구원, 전성윤 교수 〉
우리 대학 기계공학과 전성윤 교수 연구팀(바이오미세유체 연구실)이 미세유체 칩을 이용해 두 개의 항생제 간 시너지 효과를 8시간 만에 검사할 수 있는 기술을 개발했다.
이번 연구는 항생제의 시너지 효과 검사에 최소 24시간 소요돼 활용이 어려웠던 기존 기술을 크게 개선한 것으로, 향후 환자들에게 적절한 항생제 조합치료를 할 수 있는 기반 기술이 될 것으로 기대된다.
김승규 석박사통합과정이 1 저자로 참여하고 생명과학과 정현정 교수 연구팀과 공동으로 수행한 이번 연구는 영국 왕립화학회(Royal Society of Chemistry)에서 발행하는 ‘랩온어칩(Lab on a Chip)’ 3월 21일 자 뒤표지 논문으로 게재됐다. (논문명 : On-chip phenotypic investigation of combinatory antibiotic effects by generating orthogonal concentration gradients, 직교 농도구배 형성을 통한 칩 상 항생제 조합 효과 검사)
항생제에 매우 높은 저항성을 갖는 ‘슈퍼박테리아’의 등장은 세계적으로 병원 및 관련 기관에 큰 위협으로 떠오르고 있다. 지난 2014년에는 세계보건기구(WHO)가 병원균의 항생제에 대한 내성이 심각한 수준에 도달했다고 공식적으로 처음 보고하기도 했다.
이러한 항생제 저항성 병원균을 효과적으로 억제하기 위해 두 종류 이상의 항생제를 섞어 처리하는 ‘항생제 조합 치료’가 주목받고 있지만, 항생제의 종류와 적정한 농도 범위가 큰 영향을 미쳐 정확한 조합을 해야 할뿐더러 치료가 항상 효과적이지는 않다는 문제점이 있다.
따라서 미지의 항생제 저항성 병원균을 대상으로 체외 항생제 조합 검사를 통해 적합한 항생제 조합과 농도 범위를 찾는 것은 매우 중요한 과정이다. 하지만 기존 검사 방식은 항생제 희석 및 샘플 준비 과정이 불편하고 결과 도출까지 24시간 이상이 걸려 대부분 경험적 치료에 의존하고 있다.
연구팀은 문제 해결을 위해 필요한 샘플 양이 수십 마이크로리터에 불과한 미세유체 칩을 이용했다. 머리카락 굵기 수준의 좁은 미세채널에서 유체 흐름을 제어할 수 있는 시스템인 미세유체 칩을 통해 두 개의 항생제 간 농도조합 121개를 단 35분 만에 자동으로 형성했다.
연구팀은 박테리아 샘플을 아가로스 젤과 섞어 미세채널에 주입해 굳힌 뒤 이를 둘러싸는 미세채널들에 각 항생제가 포함된 시약과 항생제가 포함되지 않은 시약을 주입했다.
항생제가 첨가된 채널로부터 항생제가 없는 채널로 항생제 분자들의 확산이 이뤄지고 결국 두 항생제의 조합이 박테리아가 굳혀있는 아가로스 젤에 35분 만에 형성된다. 연구팀은 이후 6시간 동안 억제되는 박테리아의 성장을 현미경을 통해 관찰했다.
연구팀은 서로 다른 항균 원리를 갖는 다섯 종류의 항생제를 두 개씩 조합해 녹농균(Pseudomonas aeruginosa)을 대상으로 항생제 조합 효능 검사를 시행했다. 그 결과 항생제 짝에 따라 각기 다른 항균효과를 확인할 수 있었고 검사한 항생제 짝의 시너지 관계를 분류할 수 있었다.
연구팀의 미세유체 칩 기반의 검사 방식은 번거로운 희석과정과 긴 검사 시간으로 인해 불편했던 기존 검사 방식을 크게 개선했다.
이전에도 전 교수 연구팀은 ‘미세유체 칩 기반의 항생제 효능 신속검사 기술’을 개발해 지난 2월 5일 ‘바이오마이크로플루이딕스(Biomicrofluidics)’지에 피처 기사로 게재한 바 있다. 이번 논문은 그 후속 연구로 미세유체 칩이 차세대 약물 검사 플랫폼으로 활용될 가능성을 제시했다는 의의가 있다.
연구책임자인 전 교수는 “미세유체 칩의 약물 검사 플랫폼으로써의 발전 가능성은 무궁무진하다”라며 “개발한 미세유체 칩이 상용화돼 실제 현장에서 항생제 조합치료를 위해 활용되기를 기대한다”라고 말했다.
이번 연구는 EEWS 기후변화연구허브사업과 교육부 이공분야기초연구사업 및 BK21 플러스프로그램의 지원을 받아 수행됐다.
그림 설명
그림1. Lab on a Chip 표지 이미지
그림2. 본 연구의 미세유체 칩과 분석결과 예시
2019.04.05 조회수 18515 -
장대준 교수, 형상 조절 가능한 압력탱크 상용화 성공
〈 (주)래티스태크놀로지 박근오 사장, KAIST 유화롱 연구원, 장대준 교수 〉
우리 대학 기계공학과 장대준 교수와 폴 베르간(Pål G. Bergan) 교수(2009년~2015년 재직, 현재는 은퇴) 연구팀이 개발한 자유자재로 형상을 조절할 수 있는 격자형압력탱크 기술이 상용화에 성공해 울산항 청항선의 LNG 연료탱크(15m3, 9기압)에 적용됐다.
격자형압력탱크라 불리는 이 기술은 내부 격자구조를 통해 압력을 견디는 방식으로 기존의 실린더형이나 구형으로만 가능했던 압력용기 기술의 한계를 극복해 압력용기 설계의 새로운 표본을 제시할 것으로 보인다.
연구팀은 2011년에 원천 특허 출원 이후 2012년부터 포스코와 협업을 통해 상용화에 착수해 7개의 국제인증과 4개의 시험탱크를 성공적으로 제작 및 시험해 기술의 적용 가능성을 입증했다.
이 기술은 KAIST 기술창업 기업인 ㈜래티스테크놀로지에 이전돼 상용화가 추진됐고, 지난 25일 청항선의 LNG 연료탱크로 채택됐음을 확정했다.
연구팀의 기술은 친환경 선박의 LNG 및 액체수소(LH2) 연료 저장 탱크에 활용할 수 있다. 대형 선박 1척은 자동차 5천 대 분량의 배기 가스량을 분출한다.
자동차에 대한 강력한 배기가스 규제와 달리 대양을 운항하는 대형 선박은 그동안 배기가스 규제가 없어 저품질의 중질류를 연료로 사용해 황산화물, 질소 산화물, 미세먼지, 이산화탄소 등을 대량으로 배출해 왔다.
이에 UN 산하의 국제해사기구(IMO)는 대형 선박의 배기가스에 대한 규제를 매년 강화하고 있으며 특히 2020년까지 선박 연료의 황 함유량을 0.5%, 2025년까지 이산화탄소 배출량을 50% 감축하는 규제를 발표했다.
이러한 목표 달성을 위해서는 선박 연료가 LNG와 액체수소로 바뀌어야 하는데 이 연료를 저장하는 기술이 가장 큰 기술적 및 경제적 걸림돌이었다. 격자형압력탱크는 이러한 걸림돌을 제거할 이상적인 압력탱크기술로 인정받았고 이번 적용을 통해 상용화에도 성공했다.
기존의 구형 또는 실리콘형 압력 탱크는 풍선과 유사하게 압력 하중을 막응력(Membrane Stress)으로만 견디기 때문에 표면에 작은 결함들이 성장하면서 전체적으로 파괴되거나, 크기가 커지면서 표면 두께가 증가해 용접이 어려워져 대형화에 한계가 있었다.
특히 실린더 주위는 버려지는 공간이 돼 다수의 실린더를 사용할 경우 실질적 저장 공간이 절반 이하로 떨어지게 되는 공간 효율성 문제를 해결하는 데 어려움이 있었다.
연구팀은 격자구조를 내부에 적용해 기존 압력 용기와는 전혀 다른 설계 이론을 개발했다. 내부 압력을 받는 마주보는 두 면을 격자구조로 연결하고 용기 표면은 보강재를 사용해 굽힘 응력(Bending Stress)으로 압력을 견디게 했다. 또한 레고 블록 쌓듯이 규칙적인 격자구조를 반복적으로 사용해 단순하고 일관적인 방법으로 대형화를 가능하게 했다.
이러한 설계 구조는 여러 가지 장점을 갖는다. 구조적 다중성으로 안전도를 크게 높일 수 있고 탱크가 커져도 구조의 두께가 유지되며 최대의 공간 효율성을 보장한다. 그밖에도 격자 구조가 내부 유체의 움직임을 제한해 선박용 LNG 저장 탱크의 가장 큰 숙제인 슬로싱(sloshing, 탱크 내부의 유체의 움직임에 의한 하중) 현상과 피뢰파괴 위험을 획기적으로 낮췄다.
장 교수 연구팀과 ㈜래티스테크놀로지 기술팀은 경량화와 경제성을 중점에 두고 상용화 개발 연구를 수행했다. 내부 격자 구조가 너무 밀집되면 탱크는 가벼워지지만 제작이 어려워지고 경제성이 떨어진다.
반면 다수의 실린더를 단일 격자형 압력용기로 대체한다면 탱크 자체 경제성 뿐 아니라 배관, 전계장 등의 부수적 비용과 운용의 복잡성을 낮출 수 있다. 연구팀은 구조 및 생산 최적화를 통해 다수의 실린더를 단일 탱크로 대체하면서 중량과 비용은 감소시키는 격자형압력탱크를 개발했다.
장 교수는 “압력용기는 물질과 에너지를 저장하는 가장 기본적인 장치로 가정부터 산업까지 다양한 곳에 필요해 원하는 형상의 압력탱크인 격자형압력탱크의 응용 범위는 매우 넓다”며 “LNG 추진 선박용 연료 탱크 뿐 아니라 육상 산업 설비, 철도, 차량 등에 적용 가능할 것이다”고 말했다.
이번 연구는 포스코 산학공동연구 및 중소기업청 시장창출형 창조기술개발사업의 지원을 받아 수행됐다.
□ 그림 설명
그림1. 격자형압력탱크의 내부 구조
그림2. 다양한 크기와 형상의 격자형압력탱크
그림3. 24제곱미터 실린더 탱크와 22제곱미터 격자형압력탱크 비교 사진
그림4. 6개의 실린더와 1개의 격자형압력탱크를 장착한 크루즈선
2018.05.30 조회수 13359