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광전환 효율 높인 고분자 태양전지 모델 개발
<김 범 준 교수> 국내 연구진이 차세대 에너지원으로 각광 받고 있는 플라스틱 태양전지의 광전환 효율을 크게 높이는데(5% 이상, 기존 대비 1%p 이상 증가) 성공하였다. 특히 기존의 태양전지를 대체할 수 있다는 점에서 의미가 크다. 우리 대학 김범준, 부산대 우한영 교수(공동 교신저자)가 주도하고, 우리 대학 강현범, 부산대 우딘 모하메드 아프사르 박사(공동 제1저자)가 참여한 이번 연구는 미래창조과학부와 한국연구재단에서 추진하는 기초연구사업(중견연구자), 글로벌프론티어사업 등의 지원으로 수행되었고, 화학분야의 권위지 JACS(Journal of the American Chemical Society) 2월 18일자에 게재되었다. 고분자-고분자 태양전지는 기존의 풀러렌 유기태양전지에 비해 상용화에 핵심요소인 기계적인 안정성뿐만 아니라 열에 대한 안정성도 크게 향상시킬 수 있다. 그러나 풀러렌 유기태양전지(10%)에 비해 고분자-고분자 태양전지의 광전환 효율은 매우 낮다(4% 이하). 이것은 광 활성층을 형성하는 두 고분자가 잘 섞이지 않고 과도하게 분리되는 현상(상 분리)이 발생하기 때문이다. 이러한 상 분리 현상은 전자의 생성과 운반을 저해하고 태양전지의 광전환 효율을 감소시킨다. 연구팀은 전도성 고분자의 분자량과 구조를 조절함으로써 두 고분자의 상 분리 현상을 효과적으로 제어하여 5% 이상의 높은 광전환 효율을 가진 태양전지를 개발하였다. 연구팀은 현재 태양전지의 광전환 효율을 6%까지 끌어올렸는데, 이 수치는 지금까지 학계에 보고된 것 중에서 가장 높은 효율이다. 김범준 교수는 “이번 연구는 고분자 플라스틱 태양전지가 미래 에너지원, 특히 유연성이 필요한 휴대용 차세대 전자소자의 에너지원으로서 높은 응용가능성을 보여주는 사례”라고 밝혔다. □ 그림 설명 그림 1. 플렉서블 고분자 / 고분자 태양전지 샘플
2015.03.30
조회수 10893
휘어지는 10나노미터 고분자 절연막 개발
10나노미터 이하의 얇고, 유연하게 휘어지면서도 균일한 두께를 유지하는 고분자 절연막의 개발로 사물인터넷의 실현을 앞당길 수 있을 것으로 보인다. 우리 대학 생명화학공학과 임성갑 교수, 전기 및 전자공학과 유승협, 조병진 교수 공동 연구팀은 ‘개시제를 이용한 화학 기상 증착법(initiated chemical vapor deposition, 이하 iCVD)’을 이용한 고분자 절연막을 개발했다고 밝혔다. 이번 연구는 재료분야 국제 학술지인 ‘네이처 머티리얼스(Nature Materials)’ 3월 10일자 온라인 속보판에 게재됐다. 사물인터넷 시대의 핵심인 웨어러블, 플렉서블 기술 촉진을 위해서는 가볍고 전력 소모가 적으면서도 유연성을 가진 소자 제작 기술이 필수적이다. 하지만 무기물 소재를 기반으로 한 절연막을 포함한 전자소자 재료들은 유연성이 부족하고, 고온에서만 공정이 가능해 열에 약한 다른 재료들과의 조합이 좋지 않다. 또한 용액을 이용해 만든 기존 고분자 소재 절연막은 표면장력에 의한 뭉침 현상으로 균일도에 한계가 있었고, 잔류 불순물로 인해 절연 특성도 좋지 못한 경우가 많았다. 공동 연구팀은 이러한 문제점을 해결할 수 있도록 기체 상태의 반응물을 이용해 고분자를 박막 형태로 합성하는 방법인 iCVD를 사용했다. 액체 대신 기체 상태의 반응물을 이용해 균일도를 높이고 불순물을 최소화함으로써, 10nm 이하의 매우 얇은 두께에서도 무기물 기반 소재에 필적하는 절연성을 가지게 됐다. 공동 연구팀은 개발한 절연막을 유기반도체, 그래핀, 산화물반도체와 같은 차세대 반도체를 기반으로 한 트랜지스터에도 적용해 우수한 이동도를 갖는 저전압 트랜지스터를 개발했다. 그 외에도 우수한 유연성을 바탕으로 스티커 필름 형태의 전자 소자를 시연했고, 동국대 노용영 교수 연구팀과 협력해 iCVD 고분자 절연막이 대면적 유연 전자소자 기술에 적용할 수 있음을 확인했다. 이 기술은 향후 다양한 미래형 전자기기 제작에 핵심 요소소재로 활용되고, 이 분야의 기술경쟁력 우위 확보에도 역할을 할 것으로 기대된다. 임성갑 교수는 “이번에 iCVD로 구현된 박막의 절연특성은 고분자 박막으로는 구현할 수 없었던 매우 높은 수준”이며 “이번에 개발된 iCVD 고분자 절연막은 플렉서블 전자 소자 등 차세대 전자 기술에 핵심적인 역할을 할 수 있을 것”이라고 말했다. 문한얼, 신우철 박사(전기 및 전자공학과), 성혜정 학생(생명화학공학과)이 참여한 이번 연구는 미래창조과학부의 한국연구재단 신진연구자 지원사업 및 중견연구자 지원사업, 글로벌프론티어사업 나노기반 소프트일렉스토닉스 연구단의 지원을 받아 수행됐다. □ 그림 설명 그림 1. iCVD 공정의 모식도 (i) 재료물질 (initiator, monomer) 주입, (ii) 개시제의 활성화, (iii), (iv): 활성화된 개시제에 의한 고분자(polymer) 합성 그림 2. 연구진이 개발한 고분자 절연막을 이용하여 제작한 대면적, 고유연성 전자소자 그림 3. 스티커처럼 붙이고 뗄 수 있는 전자소자 이미지
2015.03.10
조회수 14479
빛을 이용한 약물효소반응 촉진 플랫폼 개발
우리 대학 신소재공학과 박찬범 교수와 생명화학공학과 정기준 교수 연구팀은 빛으로 약물효소반응을 유도할 수 있는 새로운 반응 플랫폼을 개발했다. 연구결과는 지난 12일, 화학분야의 세계적 학술지인 ‘앙게반테 케미’에 후면 표지논문으로 게재됐다. 이 기술을 활용하면 저가의 염료로 고지혈증 등의 심혈관질환 치료제 및 오메프라졸과 같은 위궤양 치료제 등 고부가가치 의약품 생산이 가능할 것으로 보인다. 시토크롬 P450(cytochrome P450)은 생물체 안에서 약물 및 호르몬 등의 대사 과정에서 중요한 산화반응을 수행하는 효소이다. 사람에게 투여되는 약물의 75% 이상의 대사를 담당하고 있기 때문에 신약개발 과정에서 핵심적인 요소로 알려져 있다. 시토크롬 P450의 활성화를 위해선 환원효소로부터 전자를 받아야 하며 전달물질인 NADPH(생물 세포 내의 조효소)가 필요하다. 하지만 NADPH의 높은 가격 때문에 시토크롬 P450의 활용은 실험실 수준에 머무르고 있었으며, 산업적 활용에도 제 역할을 다하지 못했다. 연구팀은 NADPH 대신 빛에 반응하는 감광제인 에오신 Y를 활용해 대장균 기반의 ‘전세포 광-생촉매’ 방법을 개발했다. 저가의 에오신 Y를 빛에 노출시켜 시토크롬 P450의 효소반응을 촉진하여 고가의 대사물질을 생산한다는 원리다. 박 교수는 “이번 연구를 통해 산업적 활용에 제한이 컸던 시토크롬 P450 효소의 활용이 수월해졌다” 며 “우리의 기술은 시토크롬 P450 효소가 고부가가치 의약 물질을 생산하는데 큰 도움을 줄 것이다”라고 말했다. 박찬범, 정기준 교수(교신저자)의 지도아래 박종현 박사과정 학생, 이상하 박사가 주저자로 참여한 이번 연구는 한국연구재단이 추진하는 중견연구자사업과 글로벌프론티어사업, KAIST HRHRP (High Risk High Return Project)의 지원으로 수행됐다. □ 그림설명 그림1. 빛으로부터 에오신 와이 (eosin Y, EY)를 통해 시토크롬 P450 효소로 전자를 전달하는 모식도 그림2. 연구결과를 설명하는 1월 12일자 ‘앙게반테 케미’ 후면 논문 표지
2015.01.21
조회수 13909
강성모 총장, 다포스포럼 GULF 세션 참가
강성모 총장이 한국 대학 총장 중 유일하게 다보스포럼의 GULF 멤버로 참여해 KAIST 알리기에 나선다. 강 총장 오는 21일부터 4일 동안 스위스 다보스에서 열리는 세계경제포럼 연차총회(일명 다보스포럼)의 GULF(Global University Leaders Forum)세션에 공식 멤버로 초청받아 행사에 참석한다. GULF 세션은 美 하버드대 등 전 세계 교육과 연구를 이끌어 가는 9개국 26개 대학만 참여하는데, 한국 대학 중에서는 KAIST가 작년에 이어 유일하게 초청됐다. 강 총장은 GULF세션에서 고등교육의 미래에 대하여 참석자들과 토론하는 한편 과학과 사회의 문제점을 이야기하고 그 솔루션도 제시 할 예정이다. KAIST는 세계 정상급 대학 총장이 참여하는 GULF 멤버로 KAIST가 참여함으로써 향후 세계 대학들과 네트워크가 강화되고 대학의 인지도가 크게 향상될 것으로 기대하고 있다. 강성모 총장은 “세계경제포럼이 KAIST를 초청한 것은 KAIST의 국제적 위상이 높아졌다는 것을 보여주는 대표적 사례”라며 “KAIST의 창의적이고 도전적인 성과를 세계 각국의 리더들에게 적극 알릴 것”이라고 말했다. ‘새로운 글로벌 상황(The New Global Context)’을 주제로 열리는 2015년 다보스포럼에서는 경제성장과 사회적 통합, 고용과 인적자본, 환경과 자원 고갈, 인터넷의 미래, 지구적 범죄와 반부패 등 10대 과제를 선정하여 발표와 토론이 진행된다. 한편 다보스포럼은 클라우스 슈밥 회장이 1971년 창립한 행사로 매년 1월 세계 지도자들이 모여 의견을 교환하는 장으로 활용된다. 올해로 45회째를 맞은 이 행사에 앙겔라 메르켈 독일 총리, 프랑수아 올랑드 프랑스 대통령, 리커창 중국 총리, 에릭 슈미트 구글 회장, 마이크로소프트 CEO 사티아 나델라 등 전 세계 지도자와 국제기구 수장, 기업 대표 등 2500여명이 참석할 예정이다. 끝.
2015.01.20
조회수 7191
강성모 총장, 세계경제포럼 GAC 분과위원장 선임
강성모 총장이 세계경제포럼 글로벌 아젠다 카운슬(GAC, Global Agenda Council)의 미래 전자기술(Future of Electronics) 분과위원장으로 선임돼 2년간 활동한다. 세계경제포럼 GAC 분과위원장에 국내대학 총장이 선임된 것은 처음 있는 일이다. 강 총장은 지난 1975년 미국에서 전기전자공학 박사학위를 받고나서 AT&T 벨연구소를 거쳐 대학 강단에서 후학을 양성하는 등 과학자이자 교육자로서 약 40년간 전자공학분야의 발전에 헌신해온 업적을 인정받았다. 강 총장은 선임 후 첫 활동으로 오는 9일~11일 UAE 두바이에서 열리는 GAC 분과위원장들과 UAE 정부 대표단과의 모임에 참석해 미래에 필요한 교육의 발전방향과 혁신정책에 대해 논의할 예정이다. 한편, 전 세계 경제, 정치, 정책 등 전 분야 리더와 씽크탱크들의 모임인 세계경제포럼은 인류와 지구환경의 지속성장을 위해 필요한 주제에 대해 글로벌 아젠다 카운슬을 만들어 문제해결을 위한 전략들을 제시해 오고 있다.
2014.11.04
조회수 8037
신기루 현상 착안해 테라헤르츠파 광학렌즈 개발
무더운 여름, 아스팔트 도로에 물웅덩이가 보이다가 가까이 다가가면 사라지고 좀 가다보면 또 물웅덩이가 나타난다. ‘신기루’라고 불리는 이 현상은 지표면 가까운 공기층의 큰 온도차로 인한 공기밀도 변화로 빛이 굴절되기 때문이다. 우리 학교 바이오및뇌공학과 정기훈 교수는 물리학과 안재욱 교수와 신기루 현상에서 착안한 물리적 효과를 이용해 테라헤르츠파 굴절률 분포형 렌즈를 세계 최초로 개발했다. 실리콘 소재를 곡면으로 가공해 만드는 카메라렌즈에 사용되는 기존방식과는 달리 이번에 개발된 렌즈는 평평한 실리콘 웨이퍼를 소재로 반도체 양산공정으로 제작해 비용을 최대 1/100 수준으로 낮출 수 있으며 제작시간도 훨씬 단축시킬 수 있다. 광원 추출효율은 4배 이상 향상시켰다. 테라헤르츠파는 0.1THz~30THz(테라헤르츠, 1조헤르츠) 대역의 전자기파로 가시광선이나 적외선보다 파장이 길어 X선처럼 물체의 내부를 높은 해상도로 정확히 식별할 수 있어 보안검색, 의료영상기술 등 비파괴 검사 도구나 의료용 진단기구의 성능을 획기적으로 향상시킬 수 있을 것으로 전망된다. 그러나 넓은 대역의 주파수 특성으로 인해 손실되는 전자기파의 비율이 높아 테라헤르츠파를 높은 효율로 집중시킬 수 있는 광학소자 개발이 요구됐다. 정 교수 연구팀은 평평한 실리콘에 테라헤르츠파 파장(약 300㎛) 보다 작은 80~120㎛ 크기의 구멍을 반도체 양산방법인 광식각공정으로 만들었다. 렌즈 가장자리로 갈수록 홀 사이즈는 크게 만들었다. 테라헤르츠파를 쪼이자 공기와 실리콘 중 공기 비율이 높은 가장자리는 굴절률이 낮았으며, 상대적으로 공기의 비율이 낮은 가운데는 굴절률이 높았다. 평평한 소재를 광학특성을 공학적으로 설계해 빛을 모으는 볼록렌즈와 같은 기능을 한 것으로 신기루 현상과 같은 물리적 효과와 같다. 이번 연구를 주도한 정기훈 교수는 “자연현상에서 착안해 자연계에 존재하지 않는 다양한 광학특성을 띄는 메타물질을 인공적으로 만든 것”이라며 “물질적 제약으로 인해 다양한 광학소자개발이 더딘 테라헤르츠파 기술 진보에 상당한 도움이 될 것”이라고 연구의의를 밝혔다. 미래창조과학부가 지원하는 한국연구재단의 도약연구자지원사업, 그린나노기술개발사업, 글로벌프론티어사업의 일환으로 수행된 이번 연구는 미국물리협회에서 발간하는 귄위 있는 국제학술지인 ‘어플라이드 피직스 레터(Applied Physics Letter)’에 9월자 특집논문 및 표지논문(제1저자 박상길 박사과정)으로 게재됐다. 그림1. 유전체 메타물질을 이용한 실리콘 굴절률 분포형 렌즈. 머리카락 굵기(80~120µm) 수준의 구멍이 실리콘 기판에 서로 다른 크기로 형성돼 있다. 그림2. 굴절률 분포형 렌즈 원리 그림3. 신기루 현상신기루는 아스팔트 도로 위에서 흔하게 나타나는 대기 굴절 현상이다. 이 현상은 도로면이 물체를 반사하는 것처럼 보이게 하는데 이 때문에 도로면에 물웅덩이가 있는 것처럼 착각하게 된다. 아래 사진에는 멀리서 다가오는 차의 상이 도로면을 통해 보인다. <사진 : 경기북과학고등학교 조영우 선생님 제공> 그림4. 논문표지
2014.09.24
조회수 18015
이상엽 특훈교수, 하계 다보스포럼 4개 세션 주도
우리 학교 생명화학공학과 이상엽 특훈교수(KAIST 연구원장)가 10일~12일 중국 톈진에서 개최되는 하계 세계경제포럼(하계 다보스포럼)에서 세계적인 생명공학자로서의 명성을 유감없이 발휘하고 있다. 이 교수는 이번 하계 다보스포럼에서 학계 참여자로서는 드물게 ‘아이디어스랩(IdeasLab)’ 등 4개의 세션을 주관하거나 주요 토론자로 참석한다. 이 교수는 10일 하루 동안 3개의 세션를 진행한다. 첫 세션인 ‘생명공학 생태계’에서는 나날이 중요해지는 생명공학 산업을 살펴보고 미래 바이오기술을 육성하는데 필요한 주요 정책이나 산업계 동향을 참석자와 함께 심도 있게 조망해본다. 뒤이어 개최되는 ‘KAIST 아이디어스랩’에서는 ‘생명공학과 나노기술 접목’이라는 주제로 발표를 한 후 전문가와 함께 토론을 진행한다. 이번 하계 다보스포럼에서 KAIST는 국내 대학 중 유일하게 단독으로 초청받아 ‘아이디어스랩’을 운영하고, 미래 유망기술로 주목받고 있는 ‘나노기술’을 집중적으로 다루게 된다. KAIST 나노기술연구를 선도하고 있는 신소재공학과 이건재 교수, 김상욱 교수 등 신진 교수진과 산업계 전문가가 세션에 참석할 예정이다. 이 교수는 10일 오후 ‘헬스케어의 전략적 전환’ 세션의 진행자로 나서 생명과학 및 의료분야에서의 주요 기술적인 동향을 파악하고 혁신기술을 응용한 새로운 의과학 비즈니스 모델 발굴 및 발전 방향에 대한 논의를 주도한다. 아울러 이 교수는 세계경제포럼의 글로벌아젠다카운슬(Global Agenda Council) 멤버들을 주축으로 해서 개최되는 ‘세계 유망 기술’ 세션에서 토론 리더로 참여해 ‘세계 10대 유망 기술’과 ‘바이오 부문 10대 기술’ 선정에 관해 설명하고 2015년도 10대 기술 발표와 관련해 전문가들과 토론할 계획이다. 다보스포럼은 지난 2012년부터 ‘세계 10대 유망 기술’을 선정해 발표해오고 있다. ‘10대 유망기술 선정’은 이상엽 특훈교수가 미래기술 글로벌아젠다카운슬 의장을 맡았을 때부터 시작한 것으로 선정결과는 매년 다보스포럼 개최 중에 발표되며 그 결과는 전 세계로부터 많은 주목을 받고 있다. 이 교수는 지난 10여 년간 세계경제포럼(다보스포럼)에서 차세대 아시아 지도자로 활동해 왔으며 미래기술 및 바이오기술 글로벌아젠다카운슬 의장을 역임한 바 있다. 또 세계경제포럼의 기술선도기업 추천 및 선정위원, 전 세계 화학회사 총수들의 모임에 특별자문위원으로 활동하는 등 세계경제포럼에서 활발한 활동을 하고 있다.
2014.09.10
조회수 11044
강성모 총장, 하계 다보스포럼 참석
강성모 총장이 이달 10일~12일 중국 톈진에서 열리는 하계 다보스포럼(세계경제포럼 하계대회)에 국내 대학 총장 중 유일하게 초청받았다. 강 총장은 10일 다보스포럼의 특별 전문가그룹 회의인 글로벌대학리더포럼(GULF, Global University Leaders Forum)에 참석해 세계 유수대학 총장들과 함께 새로운 경제성장 및 사회발전에 필요한 대학 주도 기술혁신에 대한 논의를 할 예정이다. 미국 카네기멜론대학, 스위스 취리히연방공과대학, 일본 도쿄대학, 중국 북경대학, 싱가포르 국립대학 등 총 9개 세계 명문대학 총장이 참여한다. ‘대학에서 개발한 기술의 기업 이전을 늘리기 위한 방안’을 주제로 진행되는 이번 회의에서 대학 수장들은 △대학에서 기술이전을 우선순위로 강조하는 이유 △기술이전의 주요 목표 △기술이전을 위한 각 대학들의 전략 및 실행방안 등에 관한 얘기를 심도 있게 나눌 계획이다. 회의는 비공개로 진행된다. 이밖에도 이번 하계 다보스포럼에서는 ‘혁신을 통한 가치 창출’이라는 주제로 글로벌대학리더포럼 주관 하에 총 10개의 아이디어스랩(IdeasLab) 세션이 운영된다. 아이디어스랩 세션은 과학기술 혁신을 통해 인류 문제를 해결하고 사회발전을 촉진시킬 수 있는 아이디어를 논하는 장으로 대학과 연구기관이 주로 참여하고 있다. KAIST는 12일 국내 대학으로서는 유일하게 ‘KAIST 아이디어스랩(IdeasLab)’을 단독으로 개최한다. 생명화학공학과 소속 이상엽 특훈교수와 이현주 교수, 신소재공학과의 김상욱 교수와 이건재 교수가 발표자로 나서 ‘나노기술’의 개발과 응용, 발전 가능성에 대한 주제 발표를 하고 참석자와 토론을 벌인다. 강 총장은 ‘KAIST 아이디어스랩(IdeasLab)’에서 모두 발언을 통해 “KAIST가 나노기술 분야의 혁신을 선도해 차세대 반도체 개발, 플렉시블 첨단기기, 신재생에너지 및 신소재 개발, 바이오기술 등에서 나노기술이 활발하게 응용되는 글로벌 모멘텀(상승동력)을 제공하고 있다”고 언급할 예정이다. 이번 하계 다보스포럼에서 아이디어스랩에 초청받아 단독으로 세션을 진행하는 대학은 KAIST를 포함해 스탠포드대학, 옥스퍼드대학, 카네기멜론대학, 도쿄대학, 칭화대학, 홍콩과기대학, 싱가포르국립대학 등 전 세계 8개뿐이다. 강성모 총장은 “KAIST의 경쟁력이 높아지고 있는 만큼 국제적 위상도 올라가고 있다”며 “교육 및 연구의 세계적인 흐름을 놓치지 않고 상호발전적인 방향에 대해 세계 각국의 리더들과 협력하기 위해 참석하기로 했다”고 하계 다보스포럼 참석 배경에 대해 설명했다. ※ 참고 설명: 세계경제포럼은 지난 2006년부터 ‘글로벌대학리더포럼(GULF, Global University Leaders Forum)’을 신설, 세계 유수 대학 총장을 초청해 산업, 정치, 경제 등 타 분야 글로벌 리더와의 교류를 촉진해오고 있다. 대학교육, 연구 및 중대한 글로벌 이슈를 논의하고 대학과 기타 분야와의 협력을 통한 해결책을 모색하는 포럼으로 하버드대학교, 동경대학교, 옥스퍼드대학교, 북경대학교 등 세계 탑 30여개 대학들이 회원으로 있다.
2014.09.03
조회수 10266
종이 한 장으로 구제역 조기 진단 가능해진다
지난 2010년 11월 말 경북 안동에서 시작돼 이듬해 4월 초까지 전국으로 퍼졌던 구제역파동은 직접적인 피해액만 3조원으로 추산되며 경제 전반에 미친 파급효과는 5조원 이상이라는 분석도 있다. 구제역과 같은 전염성 강한 질병을 현장에서 즉시 진단할 수 없기 때문에 피해가 확산될 가능성이 높다. 의심신고가 들어오면 시료를 채취해 전문기관에서 분석하는 데만 2~3일 걸린다. 그 사이 바이러스는 걷잡을 수 없이 퍼진다. 구제역, 조류독감, 신종플루 등 전염성이 강한 질병 진단을 위한 바이오센서를 저렴한 가격에 만들 수 있게 됐다. 우리 학교 생명화학공학과 정기준·임성갑(41) 교수 공동연구팀은 종이나 비닐 등 다양한 물질에 항체를 고정하는데 성공해 보급형 바이오센서개발에 필요한 원천기술을 확보했다. 연구결과는 세계적 학술지 ‘폴리머 케미스트리(Polymer Chemistry)’ 후면 표지논문(7월 7일자)으로 게재됐다. 바이오센서의 기판은 안정성이 높은 금이나 유리를 주로 사용한다. 그러나 가격이 비싸고 휴대성이 떨어지기 때문에 현장에서 쓰기 어렵다. 게다가 항원 진단을 위해 사용되는 항체의 높은 생산 단가로 인해 진단시스템의 가격이 비싸 축산농가 등에 보급이 어려웠다. 연구팀은 기존에 있던 두 가지 핵심기술을 보급형 바이오센서 개발에 활용했다. 연구팀은 바이오센서의 제조단가를 획기적으로 줄이는 동시에 휴대성을 높이기 위해 초기 화학적 진공증착법(iCVD, Initiated chemical vapour deposition)으로 종이나 비닐에 고분자 박막을 증착했다. 또 박막과의 화학적 반응을 통해 항체 단백질을 안정적으로 고정하는데도 성공했다. 이와 함께 가격이 비싸고 고온에 견디지 못했던 기존의 항체 대신, 미생물을 기반으로 만들어 저렴하면서도 70℃의 높은 온도에서도 뛰어난 안정성을 보여주는 ‘크링글도메인’이라는 유사항체를 활용했다. 그 결과 연구팀은 기존 진단시스템의 고비용·불안정성 문제를 동시에 해결했다. 이번 연구를 주도한 정기준 교수는 “기판을 종이나 비닐로 대체하고 유사항체를 활용해 지금보다 훨씬 저렴하면서도 안정성 높은 바이오센서를 만드는 것이 핵심기술”이라고 설명했다. 이와 함께 “최근 국내에서 발병해 국민경제에 커다란 피해를 유발했던 구제역처럼 급속한 전파력을 갖는 바이러스성 질병을 현장에서 신속하게 진단할 수 있을 것”이라며 “향후 포스트잇 또는 책자 형태로 바이오센서를 만들어 축산농가에 보급되면 전수조사가 가능해져 무조건적인 살처분을 막고 샘플링검사로 인한 부정확성을 줄일 수 있을 것”이라고 말했다. 한편, 이번 연구는 미래창조과학부 신기술융합형 성장동력사업(바이오제약) 및 글로벌프론티어사업(차세대바이오매스연구단)의 지원을 받아 수행됐다. 그림1. 종이 비닐 등 다양한 표면 물질 위에 단백질을 고정화하는 기술의 모식도 그림2. 비닐(a)과 종이(b)에 고정화된 비항체 단백질 골격을 이용한 바이오센서 그림3. 고분자 박막 증착 기술에 기반한 단백질 고정화 시스템 이미지
2014.07.16
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이상엽 특훈교수, 세계경제포럼 워크숍 패널 참석
우리 학교 생명화학공학과 이상엽(KAIST연구원장) 특훈교수가 19일(목)~20일(금) 미국 샌프란시스코에서 열리는 세계경제포럼 글로벌 성장사와 기술혁신가 워크숍에서 ‘와해성 기술(distruptive technologies)’ 세션 패널로 참석한다. 세계경제포럼의 기술혁신가 선정 평가위원으로 활동하고 있는 이 교수는 워크숍에서 미래예측을 통해 분석한 인류가 직면한 문제들과 이를 해결하기위한 융합적 와해성 기술에 대해 전 세계 기술혁신가들과 패널토론을 벌인다. 이와 함께 이 교수가 2012년 세계경제포럼 미래기술 글로벌아젠다카운슬 의장을 맡았을 당시 시작한 세계경제포럼의 10대 떠오르는 기술과 우리나라 창조경제 비전을 이루기 위한 기술혁신전략에 대해서도 논의할 예정이다. 세계경제포럼은 매년 세계를 선도하는 기술혁신기업들을 선정해 기업의 대표자가 기술혁신가 발표를 진행한다. 이번 워크숍에서는 와해성 기술 외에도 21세기를 주도할 인재양성 모델, 사물인터넷, 지적재산권의 창조를 위한 혁신방안, 사회 발전을 위한 빅데이터 활용방안, 무인자동차를 포함한 통합적 네트워크 교통 등의 세션이 열린다. 이번 워크숍에는 프로스트앤설리반의 데이비드 프릭스태드 회장, 글로비스의 호리 요시토(Yoshito Hori) 회장 등 글로벌 리더들과 함께 에어비앤비(Airbnb), 알파벳에너지(Alphabet Energy), 오아시스 워터(Oasys Water) 등 기술혁신가로 선정된 기업의 창업자 및 CEO 100여명이 참가한다.
2014.06.19
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3차원 고해상도 혈관내시경 시스템 개발
우리 학교 기계공학전공 오왕열 교수는 현존하는 기술보다 *이미징 속도가 최대 3.5배 빠른 광학 혈관내시경 시스템을 개발하고 이를 이용해 세계 최초로 3차원 고해상도(혈관 깊이 방향 10㎛급, 혈관 둘레 및 길이 방향 30㎛급) 생체 혈관 내부 이미지 획득에 성공했다. *이미징 : 시각적으로 인식할 수 있는 형으로 정보를 표현하는 것 이번에 국내 최초로 개발된 혈관내시경 시스템은 영상속도는 물론 해상도, 영상품질, 영상획득영역 등도 세계 최고의 성능을 갖고 있다. 또 혈관 벽의 취약여부 파악에 용이한 편광 이미징 등 기능성 이미징도 동시에 수행할 수 있어 심혈관계 질환 진단 및 치료에 새로운 전기를 가져올 것으로 기대된다. 혈관내시경 광단층영상(OCT, Optical Coherence Tomography) 시스템은 심근경색으로 대표되는 심혈관계질환 진단을 위해 가장 높은 해상도를 제공하는 장비로써 임상분야에서 주목을 받고 있다. 그러나 기존 시스템은 영상 촬영속도가 느려 빠르게 이미징을 수행해야하는 혈관 내 상황에서 자세한 파악이 불가능하고 혈관 내부를 띄엄띄엄 분석할 수밖에 없었다. 임상에서 생체 혈관 내부 광학적 영상을 위해서는 내시경을 혈관에 삽입한 다음 투명한 액체를 순간적으로 흘려보내 수초 안에 촬영을 해야 하기 때문이라고 연구팀은 전했다. 연구팀은 초고속·고해상도 광단층영상 시스템과 직경 0.8mm(밀리미터)의 유연한 고속·고해상도 내시경 및 이미징 빛을 혈관 내에서 고속으로 스캔할 수 있는 장치를 개발하고, 이를 활용해 혈관 벽 내부 구조를 영상화하는데 성공했다. 연구팀은 개발한 시스템을 활용해 사람의 관상동맥과 비슷한 크기인 토끼 대동맥 7cm 길이의 혈관을 5.8초 만에 초당 350장의 속도로 단층 촬영에 성공, 3차원 모든 방향으로 10~35㎛(마이크로미터, 100만분의 1미터)의 고해상도 이미지를 얻어냈다. 연구팀은 현재 상용화중인 혈관내시경처럼 200㎛ 간격으로 이미징할 경우에는 7cm 길이의 혈관을 1초 안에 모두 이미징할 수 있었다. 오왕열 교수는 “이번에 개발한 혈관내시경 시스템은 세계 최고의 성능을 갖는 것은 물론 살아있는 동물 혈관 내부 촬영을 통해 사람의 혈관과 비슷한 상황에서 테스트가 됐다는 점에서 크게 의미가 있다”고 연구 의의를 밝혔다. 더불어 “병원과 긴밀한 협력을 통해 올 상반기에 사람의 심장과 비슷한 크기를 가진 동물 심장의 관상동맥 촬영을 준비하고 있다”며 “이를 거쳐 향수 수년 내에 임상에서 환자에 적용할 수 있을 것”이라고 임상적용 및 상용화에 대한 강한 기대감을 내비쳤다. 이번 연구는 한국연구재단의 중견연구자지원사업(도약연구) 및 글로벌프론티어사업의 지원을 통해 수행됐으며, 연구결과는 지난 1월 바이오메디컬 옵틱스 익스프레스(Biomedical Optics Express) 지에 게재됐다. 그림1. 내시경 말단 광학부(좌측상단) 그림2. 내시경 고속 광 스캐닝 유닛(우측상단) 그림3. 고해상도로 이미징된 동물 생체 혈관 내부 영상(혈관 둘레 및 길이방향) 그림4. 고해상도로 이미징된 동물 생체 혈관 내부 영상(혈관 깊이방향)
2014.03.12
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강성모 총장, 한국 대학 최초로 ‘다보스포럼" GULF 멤버로 초청받아
강성모 총장이 오는 22일부터 3박 4일 동안 스위스 다보스에서 열리는 세계경제포럼 연차총회(다보스포럼)의 GULF 세션에 멤버로 공식 초청 받았다. ‘글로벌대학리더포럼(GULF ․ Global University Leaders Forum)’세션은 하버드대 등 전 세계 교육과 연구를 이끌어 가는 상위랭킹 30여개 대학만 참여하는데, 한국 대학 중에서는 KAIST가 처음으로 초청됐다. 강성모 총장은 ‘GULF’세션에 참석해 미래의 대학이 추구해야 할 글로벌 아젠다가 무엇인지를 제시하고 발표와 토론을 진행할 예정이다. 강 총장은 먼저‘미래의 대학을 위한 새로운 패러다임들’을 주제로 열리는 GULF 세션Ⅰ에서 ‘KAIST 온라인 교육’을 주제로 강연한다. 미래의 강의실에서는 일방적 강의는 줄어들고 토론 등 상호작용식 수업이 일반화될 것으로 예상된다고 발표할 예정이다. 이어 ‘글로벌 도전과제에 대한 새로운 접근법을 찾아서’를 주제로 열리는 GULF 세션 Ⅱ에서는 ‘사회적 책임기술’을 주제로 강연한다. 디지털 중독 ․ 사이버 범죄 ․ 사이버 괴롭힘 등 사이버상의 문제점을 해결하기 위해서는 사회적 ․ 문화적 이해가 바탕이 된 융합적 기술개발 접근법이 요구된다고 설명할 예정이다. KAIST는 세계 정상급 대학 총장이 참여하는 GULF 멤버로 KAIST가 참여함으로써 향후 세계 대학들과 네트워크가 강화되고 KAIST 인지도가 크게 향상될 것으로 기대하고 있다. 강성모 총장은 “세계경제포럼이 KAIST를 초청한 것은 KAIST의 국제적 위상이 높아졌다는 것을 보여주는 대표적 사례” 라며 “KAIST의 창의적이고 도전적인 성과를 세계 각국의 리더들에게 알리는 소중한 자리가 될 것”이라고 말했다. 한편 다보스포럼은 세계경제포럼(WEF) 클라우스 슈밥 회장이 1971년 창립한 행사로 매년 1월 세계 지도자들의 의견교환의 장으로 활용된다. 올해로 44회째를 맞은 이 행사에 박근혜 대통령 등 전 세계 지도자와 국제기구 수장, 기업 대표 등 2500여명이 참석할 예정이다. 끝.
2014.01.16
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