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수리과학과 강문진 교수, 4월 이달의 과학기술인상 수상
과학기술정보통신부(과기정통부)와 한국연구재단은 이달의 과학기술인상 4월 수상자로 우리 대학 수리과학과 강문진 교수를 선정했다고 5일(수) 밝혔다.
강 교수는 압축성 오일러 방정식의 충격파에 관한 문제를 1차원 공간에서 최초로 해결한 공로를 인정받았다. 구체적으로는 1차원 공간 위에서 약한 리만충격파는 물리적 교란에 의해 난류와 같은 불안정한 상태로 변하지 않고 안정적 형태로 지속될 수 있음을 이론적으로 밝혔다.
이 연구성과는 압축성 오일러 방정식의 초깃값 문제의 체계적인 연구 토대를 마련했다는 평가를 받았으며, 2021년 4월 수학분야 국제학술비 인벤시오네 마테마티케(Inventiones Mathematicae)에 게재됐다.
강 교수는 “충격파 안전성 연구는 초음속으로 움직이는 물체 형태나 추진체 등을 제작하는 이론적 근거로 활용될 수 있다”며 "맥스웰 방정식, 자기유체역학 방정식뿐 아니라 교통량이나 혈액 흐름, 에너지 재생 등 현상을 모형화하는 현대수학 편미분 방정식 연구에도 적용될 수 있을 것이다”라고 수상 소감을 밝혔다.
이달의 과학기술인상은 우수한 연구개발 성과로 과학기술 발전에 공헌한 사람을 매월 1명 선정하며, 수상자는 과기정통부 장관상과 상금 1천만원을 받는다.
2023.04.10
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챗GPT에 사용된 트랜스포머로 다공성 소재 예측
다공성 소재는 넓은 공극과 표면 면적을 지니고 있어, 가스 흡착, 분리, 촉매 등 다양한 에너지 및 환경 분야에서 적용된다. 다공성 소재 중 한 종류인 금속 유기 골격체(MOF)는 무한대에 가까운 경우의 수를 갖는 넓은 물질 공간(materials space) 안에 존재하기에, 인공지능을 사용해 최적의 물질을 추출하고 특성을 예측하려는 연구가 활발히 진행되고 있다. 하지만 이러한 모델들은 대부분 특정한 물성 한 종류만 학습할 수 있으며, 모든 재료 특성에 보편적으로 적용할 수 없다는 단점이 존재한다.
우리 대학 생명화학공학과 김지한 교수 연구팀이 세계 최초로 멀티모달 트랜스포머를 적용한 인공지능(AI)을 통해 다공성 소재의 다양한 물성을 예측하는 기술을 개발했다고 5일 밝혔다. 멀티모달 트랜스포머는 비디오 프레임과 오디오 트랙, 웹 이미지와 캡션, 교육용 비디오와 음성 대본과 같이 서로 다른 형태의 정보를 효과적이고 효율적으로 결합하도록 설계된 신경망 모델의 일종이다.
김지한 교수 연구팀은 챗GPT(ChatGPT)에서 사용된 모델인 트랜스포머를 다공성 소재에 도입해 모든 성능을 예측할 수 있는 멀티모달 인공 신경망을 개발했다. 멀티모달은 사진(이미지)과 설명(자연어)같이 서로 다른 형태의 데이터를 함께 학습하며, 이는 인간과 비슷하게 입체적이고 종합적인 사고를 할 수 있도록 도와준다. 연구팀이 개발한 멀티모달 트랜스포머 (MOFTransformer)는 원자 단위의 정보를 그래프로 표현하고, 결정성 단위의 정보를 3차원 그림으로 전환 후 함께 학습하는 방식으로 개발했다. 이는 다공성 소재의 물성 예측의 한계점이었던 다양한 물성에 대한 전이 학습을 극복하고 모든 물성에서 높은 성능으로 물성을 예측할 수 있게 했다.
김지한 교수 연구팀은 다공성 소재를 위한 트랜스포머를 개발해 1백만 개의 다공성 소재로 사전학습을 진행했으며, 다공성 소재의 가스 흡착, 기체 확산, 전기적 특성 등의 다양한 소재의 물성을 기존의 발표된 머신러닝 모델들보다 모두 더 높은 성능으로 (최대 28% 상승) 예측하는 데 성공했고, 또한 논문으로부터 추출된 텍스트 데이터에서도 역시 높은 성능으로 예측하는 데 성공했다.
연구팀이 개발한 기술은 물질의 특성을 계산 및 예측하는 새로운 방법론을 제시했으며, 이를 통해 소재 분야에서 새로운 소재의 설계와 개발에 도움이 될 뿐만 아니라, 기존의 소재에 대한 깊은 이해를 얻을 수 있을 것으로 기대된다. 더불어, 멀티모달 트랜스포머는 다공성 소재뿐만 아니라 다른 종류의 소재에도 확장 가능한 범용적인 모델이므로, 인공지능을 통한 소재 과학의 발전에 크게 이바지할 수 있을 것이다.
생명화학공학과 강영훈, 박현수 박사과정이 공동 제1 저자로 참여한 이번 연구 결과는 국제 학술지 `네이처 머신 인텔리전스(Nature Machine Intelligence)'에 지난 3월 13일에 게재됐다. (논문명: A multi-modal pre-training transformer for universal transfer learning in metal–organic frameworks)
한편 이번 연구는 과학기술정보통신부의 지원으로 국가 소재 연구 데이터 사업단, 그리고 한국연구재단 (NRF) 중견 연구자 지원 사업의 지원을 받아 수행됐다.
2023.04.05
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글로벌 공공조달연구센터, 국내 기술 혁신 기업의 미국 시장 진출 지원
우리 대학이 경영대학 글로벌공공조달연구센터 주도로 약 900억 원 규모의 미국 조달시장에 16개 국내 기술 혁신 기업을 진출시켰다.
해외공공조달은 국제기구, 국가기관 등에서 발주하는 공사·용역·물품 등이 거래되는 시장이며, 여러 국가와 기관들이 공개적이고 전문화된 절차를 통해 조달을 진행하는 방식이 국제입찰이다.
글로벌공공조달연구센터는 지난해 미국 현지 조달 기업인 웨스트캅(Westcarb Enterprises, Inc.)과 협력해 미국 매사추세츠 주정부에 실험실 물품 및 장비를 공급하는 국제입찰을 공동 기획했다. 의료용품, 진단장비, 실험실 장비 및 비품, 안전장비 등의 납품이 가능한 국내 기술 혁신 기업을 모집하고 제안서 작성을 총괄했다.
웨스트캅은 지난달 최종 주계약자로 선정됐다. 공급사로 참여한 16개 국내 기술 혁신 기업들은 매사추세츠 주정부 및 카운티 및 전역의 공공기관과 대학 등에 자사 제품을 납품할 수 있는 공급조달업체 자격을 얻게 됐다.
매사추세츠주는 미국 최고의 생명과학 클러스터 및 바이오테크 허브로 손꼽히는 지역이다. 1,000여 개 이상의 바이오테크 기업과 연구소 및 병원, 매사추세츠 공과대학교(MIT)와 하버드 대학교 등 173개 대학의 소재지로 실험실 물품 및 장비 등의 안정적인 수요가 전망되는 곳이다.
다자공급계약(Multiple Award Contract) 기간은 2029년까지이며, 매사추세츠 주정부는 전자조달시스템을 활용해 약 750만 달러(900억 원)의 공공조달용 구매 예산을 운영할 예정이다.
미국 연방정부의 공공조달 시장은 17년부터 21년까지 연평균 약 5,696억 달러(약 700조 원)에 육박하는 대규모 시장이다. 그러나 한국 기업의 점유율은 2021년 기준 0.34%에 불과하며 이 또한 주한미군을 대상으로 하는 한국 내 조달이 대부분을 차지하고 있다.
이번 입찰을 공동 기획하고 제안서 작업을 총괄한 김만기 교수는 "해외 공공조달 시장에 대한 전반적인 이해는 물론 정보 자체가 부족한 탓에 국내기업의 시장 진출에 어려움이 있으나, 지속적인 역량 강화교육을 통해 충분히 극복할 수 있다"라고 말했다.
글로벌공공조달연구센터는 2천 페이지가 넘는 미국 연방조달규정(FAR) 전문을 16개월에 걸쳐 우리말로 번역하고 해설을 더한 규정집을 지난해 출판했다.
또한, 2018년부터 '국제입찰&공공조달 관리과정(이하, IGMP)'을 개설해 해외공공조달시장에 진출하려는 기업을 대상으로 입찰 사례 연구, 사업 개발, 제안서 작성 전략 등 이론과 실무를 아우르는 교육과정을 운영해왔다.
이번 입찰에 참여한 16개 기업 중 13개 기업이 IGMP을 수료했으며, 이들은 교육 종료 후에도 KAIST와 함께 글로벌 트렌드 및 국내·외 공공조달 사례를 연구하고 발주기관, 해외 정부기관, 조달전문기업 등과 협업할 수 있는 기회를 제공받았다.
이광형 KAIST 총장은 "해외 공공조달 시장에 대한 이해를 높여, 국내 기술혁신기업의 해외 시장 진출 확대를 위한 전략을 세울 필요가 있다"라고 강조하며, "앞으로 국내기업의 지속적인 역량 강화를 통해, 성능과 품질이 검증된 우수한 혁신제품들이 국내를 넘어 해외 조달시장에 적극 도전할 수 있기를 기대한다"라고 말했다.한편, KAIST 글로벌공공조달연구센터는 해외공공조달시장에 대한 전문 지식을 연구해 한국 기업의 사업영역을 해외로 확장하는 기회를 제공하기 위해 2018년 설립됐다. 국제 경쟁입찰 및 해외공공입찰을 위한 이론 및 실무를 교육하는 국내 유일의 공공조달관리과정(IGMP)을 운영하고 있으며, 신신제약의 美 보훈조달시장 주계약자 선정 지원, 씨젠, 진메트릭스, 솔젠트, SK 바이오 등의 해외 공공진출 사업을 지원해왔다.
2023.02.09
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입을 수 있는 OLED로 소아 황달 치료기술 개발
우리 대학 전기및전자공학부 최경철 교수 연구팀이 을지대학교 병원(김승연 교수, 임춘화 교수), 가천대학교(전용민 교수), 선문대학교(권정현 교수)와의 공동 연구를 통해 실제 직물 기반의 웨어러블 청색 OLED를 개발하고, 황달 질환을 앓는 신생아의 혈청에서 청색 OLED 광원에 의한 *빌리루빈 감소로 인한 황달 치료 효과를 확인했다고 22일 밝혔다.
☞ 빌리루빈: 혈액에서 산소를 공급해주는 적혈구가 수명을 다해 분해된 결과물로, 보통 간에 의해 해독되고 담즙으로 배설된다. 혈장 내 빌리루빈의 농도가 올라가면 피부와 눈의 흰자위가 누런색을 띠는 황달 증상이 나타난다. 신생아는 수명이 짧은 적혈구를 갖고 있으나 간 대사가 미숙해 빌리루빈을 많이 생산한다.
최경철 교수 연구실의 최승엽 박사, 가천대학교 의공학과 전용민 교수, 선문대학교 권정현 교수가 공동 제1 저자로 참여한 이번 연구는 첨단 과학기술 분야의 국제 저명 학술지인 `어드밴스드 사이언스(Advanced Science)'에 지난 10월 30일 게재되었고, 속 표지 논문으로 선정됐다.
신생아의 황달 치료는 광선 요법, 약물 투여, 교환 수혈 등 다양한 방법으로 시행된다. 이 중 광선 요법은 체내에 축적된 빌리루빈을 빛에 노출해 변형시켜 체외로 방출하는 안전하고 효과적인 치료 방법이다. 대부분의 신생아 황달은 광선 요법으로 치료할 수 있어 가장 널리 활용되고 있다.
병원에서는 신생아의 혈액 내 빌리루빈 농도가 치료 범위를 초과하면 신생아를 신생아 집중치료실(NICU)에 입원시켜 인큐베이터의 스탠드에 장착된 청색 LED의 빛으로 치료한다. 이 방법은 신생아 황달 증상을 완화하는 데 매우 효과적이지만 신생아를 부모로부터 격리하고 치료하는 동안 모유 수유 중단, 청색광에 의한 망막 손상 방지를 위해 신생아의 눈은 반드시 눈가리개로 완전히 가려야 하는 등의 문제와 더불어 기존에는 LED 기반 설치형 플랫폼이 사용돼 웨어러블 치료 적용에 한계가 있었다.
최경철 교수 연구팀은 황달 치료에 효과적인 470nm(나노미터) 파장의 고출력 고신뢰성의 청색 OLED를 사람이 착용 가능한 직물 위에 구현했으며, 직물과 같은 높은 유연성을 유지하는 옷 OLED 소아 황달 치료 플랫폼을 개발했다. 직물 기반의 청색 OLED는 4V 미만의 저전압에서도 황달치료에 충분한 출력(> 20 μW/cm2/nm)을 확보했을 뿐만 아니라 100시간 이상의 구동 수명, 35℃ 미만의 낮은 구동 온도, 물세탁 신뢰성, 2mm(밀리미터) 수준의 낮은 곡률 반경에서 1,000회 이상을 견디는 유연성 등의 신뢰성을 확보할 수 있었다.
이번 연구에서 470nm 파장을 갖는 청색 OLED를 신생아의 혈청에 조사했을 시, 3시간 이내에 황달 치료가 완료됐다고 판단되는 빌리루빈 수치(12 mg/dL)에 도달했으며, 기존 병원에서 활용되는 LED 황달 상용 치료기기 대비 균일하면서도 효과적인 황달 치료 성능을 연구팀은 확인했다.
공동 제1 저자인 최승엽 박사, 전용민 교수(가천대), 권정현 교수(선문대)는 "이번 연구를 통해 실제 신생아가 착용해 황달 치료가 가능한 성능 및 신뢰성을 갖는 섬유 기반의 청색 OLED 개발에 성공했다ˮ며 "설치형 LED 치료기기의 단점을 보완하며 더욱 균일한 효과를 기대할 수 있는 웨어러블 황달 치료 기술이 상용화될 수 있는 기반을 마련했다ˮ고 말했다.
최경철 교수는 "OLED 분야는 우리나라가 최고 기술을 보유하고 있지만, 중국의 기술 추격이 예사롭지 않은 이 시점에, OLED의 다양한 응용 기술을 개발하는 것이 중국과의 OLED 기술격차를 더 벌릴 수 있고, OLED 응용 중, 직물 위 OLED 기반 웨어러블 의료 기술개발로 바이오 헬스케어 시대에 맞는 OLED 응용의 새로운 시장을 개척해, 우리나라의 OLED 기술이 계속 선두를 유지하기를 바란다ˮ라고 말했다.
이번 연구는 과학기술정보통신부 한국연구재단의 선도연구센터 사업의 지원으로 수행됐다.
2022.11.22
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뉴욕시와 협력 협정 체결 및 KAIST NYU Joint Campus 현판전달식 개최
우리 대학은 지난 9월 21일 16시(현지 시간) 미국 뉴욕시의 뉴욕대(NYU) 킴멜센터에서 에릭 애덤스 뉴욕시장, 이종호 과기정통부 장관, 윌리엄 버클리 NYU 이사회 의장, 앤드류 해밀턴 NYU 총장 등이 참석한 자리에서 뉴욕시와 협력 협정을 체결하고 아울러 KAIST NYU Joint Campus 현판전달식을 개최했다.
우리 대학은 글로벌 인재 양성을 위해 지난 6월 NYU와 공동캠퍼스 구축을 위한 협력협정을 체결했다. 그 후속조치로 NYU는 우리 대학과 공동 연구를 위한 캠퍼스 공간을 제공하기로 결정하고 KAIST NYU Joint Campus 현판전달식을 개최했다. 이와 관련하여 우리 대학은 행정당국인 뉴욕시와도 상호 협력을 위한 협정을 체결했다.
NYU는 미국 뉴욕 맨해튼에 자리잡은 명문대학으로, 38명의 노벨상 수상자와 5명의 필즈상 수상자, 26명의 퓰리처상 수상자, 38명의 아카데미상 수상자 등 과학기술과 인문과학, 예술 분야 등 우수한 인재를 배출하여 세계적인 명문대학으로 평가받는다.KAIST NYU Joint Campus는 NYU의 우수한 기초과학 및 융합연구 역량과 KAIST의 과학기술 역량을 결합하여 과학‧기술‧공학‧수학(STEM) 중심의 혁신적인 캠퍼스를 건설한다는 목표로 구상됐다. 이번 9월 현판전달식을 계기로, 2023년 상반기부터 본격적인 공동연구에 들어가며, 코로나 이후 인류의 난제를 해결하고 디지털 시대를 선도하기 위해 AI 사이언스센터, AI융합뇌과학, AI응용 사이버 보안, 디지털 정보보안, 지속가능한 첨단 스마트 도시/환경 등과 같은 핵심분야 연구에 중점을 둘 예정이다. 이와 더불어 Post AI시대를 대비하기 위하여 초융합 문제해결형(PBL, PSL)의 새로운 공학 학부(new Engineering) 교육 프로그램도 함께 운영하는 것에 대해 논의하고 있다.
< KAIST-뉴욕대 공동연구 가능 분야(안) >
▲ 바이오의료공학- IT, NT 등 신기술과 바이오 의료를 융합하여 신종 감염병(Disease X)에 대한 전 주기(예방-치료-진단-예측) 대응기술 연구 개발
▲ AI 융합 뇌과학- AI기술 융합으로 뇌-기계 상호작용, 뇌기반 기계학습 등 연구
▲ AI사이언스- Post AI 시대를 대비한 알고리즘 개발 및 심층연구
▲ 지속가능성 및 기후변화- 첨단 스마트 도시와 지구환경의 지속가능성, 탄소중립 연구
▲ 차세대 무선통신- ICT에서 A/T로 : 6G/7G 관련 연구, 새로운 통신 이론 등 연구
▲디지털 정보 보안- 디지털 정보 보호 및 안정성/신뢰도 관련 첨단 연구
앞으로 KAIST NYU Joint Campus는 뉴욕으로 몰리는 글로벌 인재를 흡인하기 위하여 양교 교수진 및 연구진 선정에 착수했으며, 공동연구과정 운영을 위한 본부로 기능한다. KAIST도 대전 본원 캠퍼스에 협업공간을 마련하여 뉴욕대 소속 교수진, 연구진이 KAIST 방문 시 제공할 계획이다.
이번에 조성된 협업공간으로 기본적인 모습을 갖춘 KAIST NYU Joint Campus는 향후 산업체와의 전략적인 협력을 추진하며 창업을 확대시키는 산학협력 캠퍼스로 업그레이드된 형태인 'KAIST New York Campus'로 발전시킬 구상을 가지고 있다. 이를 위해 사전 타당성 조사를 통한 계획의 구체화, 추진 여부를 결정하기 위한 이사회 심의 의결 등 관련 절차를 진행할 예정이다.
KAIST NYU Joint Campus는 KAIST의 우수한 인재들이 세계적인 연구 환경과 글로벌 시장에서 꿈을 펼치는 발판이 됨과 동시에 뉴욕으로 몰려드는 세계적인 인재를 흡인할 것으로 기대된다. 또한 NYU의 탄탄한 기초학문 역량과 강점과 결합하여 교육‧연구‧창업 등 다양한 분야에서 시너지를 창출함으로써 '글로벌 혁신'을 이루는 데 기여할 것으로 전망된다.한편 KAIST는 뉴욕시와 협력협정을 통해 KAIST의 우수한 과학기술 역량을 국제무대로 확장하고, KAIST 학생 및 교원, 창업기업이 미국에 진출하는 교두보를 마련하고자 한다. 향후 교육, 경제, 사회, 문화 등 분야별 협력 항목을 발굴하고, 세부 협력 방안을 마련‧이행할 예정이다.
< KAIST-뉴욕시 협력 가능항목(예시) >
▲ 교육: 뉴욕시 소재 대학과 공동학위 운영, 인공지능 분야 핵심인재 양성 등▲ 경제: 기술창업의 허브, 기술 분야(Tech Sector) 일자리 창출 등▲ 사회: 경제, 금융, 미디어 관련 공학 연구 등▲ 문화: 문화적 다양성 기반 문화·예술 기술(Art-tech) 연구 등▲ 기타: 인공지능 헬스케어 분야 공동연구 등
뉴욕시는 글로벌 시장의 중심지로서 세계적인 지경학적(Geoeconomics) 조건을 갖췄다. 세계적인 창업, 교육, 투자의 메카로, 문화적 다양성과 성공적 커리어 개발을 위한 글로벌 네크워크가 잘 발달되어 자금력과 인재 흡인력이 높다. 이를 바탕으로 최첨단 기술산업 분야에서도 글로벌 테크 기업과 세계적인 미디어그룹의 메카로 자리잡았고, '월스트리스' 신화에 더해 '실리콘 앨리(Silicon Alley)'의 명성을 쌓아가고 있다.
이번 현판전달식을 맞아 앤드류 해밀턴(Andrew Hamilton) NYU 총장은 "KAIST와 새로운 파트너십은 교육과정 협력을 통한 학위과정 개발, 첨단기술 개발을 통한 연구 수행, 창업 확대 및 기업체와의 파트너십 개발 등의 협력에 많은 잠재력을 가지고 있다”라며 “이번 협력을 통해 뉴욕의 과학기술이 진일보하고 뉴욕대학 또한 글로벌 협력에 적극적으로 일조해 서로의 목표를 이뤄나갈 수 있을 것”이라고 말했다.
에릭 애덤스(Eric Adams) 뉴욕 시장은 "뉴욕시는 비즈니스, 금융, 문화 및 기술의 선도적인 글로벌 중심지로서 과학기술의 발전을 위한 끝없는 도전정신과 진취적인 기업가 정신을 갖춘 KAIST와 함께 교육, 경제, 사회, 문화 및 기타 분야에서 기회와 가치를 창출하길 희망한다"라고 제안하며, "공동의 목표를 향한 뉴욕시와 KAIST의 파트너십을 바탕으로 뉴욕시민과 KAIST 구성원 사이의 우호, 협력 및 발전의 유대를 굳건히 할 것"이라며 말했다.
에릭 애덤스 뉴욕 시장은 "뉴욕시는 KAIST와 긴밀하게 협력하여 더 많은 투자가 일어날 수 있도록 하는 전략을 개발하고 뉴욕에서 더 많은 학업과 사업 및 기술창직(創職)의 기회를 가져올 것이라고 확신한다"라고 말했다. 이어, "KAIST와 NYU의 새로운 파트너십이 뉴욕의 지속적인 혁신을 추진하는 데 도움이 될 수 있도록 뉴욕시장인 저와 함께 뉴욕의 5개 자치구가 도울 것"이라고 덧붙였다. 이광형 KAIST 총장은 “KAIST NYU 파트너십을 바탕으로 학제간 초융합 모델을 창출하고, 최첨단 도구를 활용해 문제해결형 공학교육 혁신모델을 만들어 세계가 직면한 난제를 해결하도록 준비하자”고 당부하는 한편, “현재 논의가 진행되고 있는 융합공학 학위 과정은 두 기관의 고유한 강점을 활용하여 다른 곳에서는 찾아볼 수 없는 독특한 색깔의 교육을 제공할 것”이라고 강조했다. 이에 더해 “KAIST는 글로벌 도시인 뉴욕시만의 이점을 활용하여 뉴욕시의 과학기술 연구와 테크분야 일자리 창출에 기여함으로써 실리콘 앨리(Silicon Alley) 부흥을 이끌 것”이라는 포부를 밝혔다.
2022.09.22
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전하 전달 복합체를 이용한 신개념 디스플레이 소재 개발
우리 대학 신소재공학과 정연식 교수, 전덕영 명예교수, 한국전자통신연구원(ETRI) 권병화 박사 공동 연구팀이 차세대 디스플레이 소자에 적용 가능한 신개념 금속 산화물 복합 나노소재 개발에 성공했다고 19일 밝혔다.
KAIST-ETRI 공동 연구팀은 특정 금속 산화물 나노입자가 다른 산화물 내부에서 나노미터(nm) 크기로 분산될 경우, 접촉면(인터페이스)에서 전하가 교환되면서 전하 전달 복합체(Charge transfer complex)를 형성하는 새로운 현상을 발견했다. 연구팀은 이를 유기발광다이오드(OLED) 등 고부가가치 디스플레이에 적용해 기존 상용 유기 소재 기반의 소자 성능을 뛰어넘는 데 성공했다.
오는 2월에 우리 대학 신소재공학 박사학위 취득 예정인 김무현 연구원이 주도하고 조남명 박사, ETRI 주철웅 선임연구원 등이 참여한 이번 연구는 국제학술지 `네이처 커뮤니케이션스(Nature Communications)' 1월 10일 字 온라인판에 게재됐다. (논문명: Metal Oxide Charge Transfer Complex for Effective Energy Band Tailoring in Multilayer Optoelectronics)
디스플레이 발광 셀 등 다층구조를 가지는 광전자소자에서 금속 산화물은 우수한 전기적 특성 및 안정성 덕분에 전하 수송 및 주입 층으로 널리 활용되고 있다. 하지만, 유기 발광 다이오드(OLED)에서 퀀텀닷 발광다이오드(QLED), 페로브스카이트 발광다이오드(PeLED)로 이어지는 미래 디스플레이 산업에서 이러한 금속 산화물 소재를 더 유용하게 활용하기 위해서는 에너지 레벨 및 전기전도도와 같은 특성들이 더 넓은 범위에서 제어될 수 있어야 한다.
이는 유기 발광 소재, 퀀텀닷, 페로브스카이트 등으로 발광층 소재가 매우 다양해짐에 따라 디스플레이 소자들의 성능을 극대화하기 위해서는 각각의 시스템에 최적화된 전기적 특성을 제공해야 하기 때문이다.
연구팀은 에너지 레벨 차이가 있는 두 금속 산화물 사이에서 일어나는 전하 전달(Charge transfer) 현상에 주목했다. 전하 전달 복합체는 마치 건포도 빵의 형태와 유사한 구조로 되어 있는데, 건포도(나노입자)를 더 넣게 되면 더 많은 당분(전하)이 빵(매트릭스)으로 이동하여 빵 전체가 더 달콤해지는 원리로 비유될 수 있다.
이 새로운 개념을 산화 몰리브덴(MoO3) 나노입자와 산화니켈(NiO)의 조합으로 구현해 두 금속 산화물의 전하 전달 현상을 효과적으로 유도했으며, 광범위한 에너지 레벨 조절 능력 및 최대 2.4배의 전기전도도 향상을 달성했다. 이를 녹색과 청색 OLED에 적용했고 기존의 상용 유기 소재를 적용한 소자보다 32% 더 우수한 외부양자효율을 달성함으로 높은 범용성과 성능을 입증했다.
신소재공학과 정연식 교수는 "이번 기술은 핵심 소재의 성능 제어 방법을 혁신함으로써, 실감형 메타버스 구현에 꼭 필요한 최첨단 디스플레이 구현에 기여할 것ˮ이라고 전망했다.
이번 연구는 과학기술정보통신부 및 한국연구재단이 추진하는 미래소재디스커버리지원사업(단장 최성율), 글로벌프런티어 사업(단장 김광호) 및 나노·소재기술개발사업, 그리고 산업통상자원부에서 추진하는 소재부품장비혁신 Lab기술개발사업의 지원을 받아 수행됐다.
2022.01.24
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이태억, 김영진, 최민기, 심흥선 교수 2021 과기대전 한국공학상, 젊은과학자상, 이달의 과학기술인상 수상
우리 대학 교수진이 22일(수) 개최된 '2021 과학기술대전'에서 한국과학·공학상과 젊은과학자상을 각각 수상했다.
과학기술정보통신부가 주최하고 한국과학창의재단, 한국연구재단이 공동주관하는 이번 행사는 정부출연연구기관·대학·기업 등 연구기관 및 과학문화 단체 등 130여개 기관이 참여해 주요 연구개발 성과와 과학 문화 콘텐츠를 선보인다. 22일(수) 오전 개막식에는 김부겸 국무총리가 2021 한국과학·공학상, 2021 젊은과학자상 등 우수과학자 포상을 진행했다.
올해 한국과학·공학상 수상자로는 우리 대학 △산업및시스템공학과 이태억 교수와 서울대 이태우 교수, 고등과학원 김인강 교수, 포항공대 김윤호 교수가 선정됐다. 이 중 한국공학상을 수상한 이태억 교수는 반도체 및 디스플레이 제조에 쓰이는 클러스터 방식 공정 장비를 최적화하고 스케줄링할 수 있는 제어 이론을 개발한 공로를 인정받았다. 이는 실제 공장에 적용돼 품질 개선 및 생산성 향상에 기여했다.
또한, 40세 미만 과학기술인에게 수여되는 '젊은과학자상'에는 우리 대학 △김영진 극초단 초정밀 광기술연구단장, △생명화학공학과 최민기 교수 외 숙명여대 이현구 교수, 한양대 류두열 교수 등 총 4명이 받았다.
이 밖에도 이날 시상식에는 우수한 연구개발 성과로 과학기술 발전에 공헌한 연구개발자를 매월 한명씩 선정하는 '이달의 과학기술인상' 하반기 수상자 6명에 대한 시상도 함께 했다. 올해 7월 우리 대학 △물리학과 심흥선 교수가 선정된 바 있다.
한국과학·공학상은 대통령상으로 각 수상자에게 연구 장려금 7,000만원이 수여되며, 젊은과학자상 역시 대통령상으로 각 수상자에게 연구 장려금 5000만원이 수여된다. 이달의 과학기술인상은 1,000만원의 상금과 과기정통부 장관 명의의 상장이 수여된다.
2021.12.23
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故 변증남 명예교수, 정근모 前 석좌교수, 국가과학기술유공자 지정
우리 대학 故 변증남 명예교수와 정근모 前석좌교수가 국가과학기술유공자로 신규 지정됐다.
정근모 前초빙석좌교수는 우리 대학은 물론 국과학재단, 고등과학원, 한국과학기술한림원 등의 설립을 주도하며 국가 차원의 과학기술 교육, 연구 거버넌스의 초석을 마련한 선구적 과학기술정책가다.
1939년 출생한 정 석좌교수는 1954년 경기고등학교를 수석으로 입학한 지 1년 만에 고등학교 전 과정을 수료하고 1955년 서울대학교에 차석으로 입학했다. 1960년 미국 미시간 주립대학으로 유학길에 오른 후 1963년 박사학위를 받았으며, 남플로리아대학 조교수, MIT 핵공학과 연구교수를 거쳐, 뉴욕공대 전기물리학과 부교수로서 연구 활동을 이어갔다. MIT에서 연구하던 시절 그는 하버드행정대학원(현 케네디스쿨)이 운영하던 과학기술정책 과정을 밟았다. 하버드대학원을 수료하며 쓴 “후진국에서의 두뇌유출을 막는 정책 수단” 논문은 우리 대학 설립의 초석이 됐다.
1970년 김기형 과학기술처 장관의 초청으로 귀국한 정 교수는 이공계 과학기술특성화 대학 건립의 임무를 부여받아 미국 국제원조처(USAID) 조사단과 함께 타당성 보고서를 작성했는데, 그 문서가 바로 터만 보고서다. 이후 우리 대학 설립을 이끌어 초대 부원장을 지냈으며, 2014년부터 문술미래전략대학원 초빙석좌교수를 역임했다.
과학기술정책계의 주요 인사로 떠오른 그는 1988년부터 1990년까지 한국과학재단 이사장으로 활동했고, 1990년대에는 두 차례에 걸쳐 과학기술처 장관직을 수행했다. 이 과정에서 그는 국내 기초연구 및 집단연구를 장려하기 위해 SRC, ERC 등 우수연구센터 육성정책 이론을 개발하고 추진했다. SRC, ERC 사업은 한국에서 연구중심 대학 개념이 제도적으로 정착하고 국제적 경쟁력을 갖추게 하는 데 크게 이바지한 것으로 평가받고 있다. 이와 함께 그는 1990년대 한국과학기술한림원, 고등과학원 설립에도 주도적 역할을 하며 과학기술자의 사회적 위상을 높이는 데 힘썼다.
또한, 물리학도로서 핵융합, 원자력 기술에 관한 관심을 놓지 않았다. 그는 한국전력기술 주식회사의 사장 시절 훗날 KSNP-OPR-APR로 연결되는 한국형 원전 표준 설계 사업을 주도적으로 추진했다. 그 결과 12개의 OPR1000 원전이 국내 원자력발전 사업의 주축을 이루게 되었다. 1989년에는 국제원자력기구(IAEA)의 총회 의장직을 수행하며 원자력발전의 위험 거버넌스를 구축하는 데 앞장섰다. 1990년대에는 한국핵융합연구시설(KSTAR)의 확립에 집중했으며, 이후 2009년 한국전력공사 고문이 된 그는 아랍에미리트 원전 사업을 기획하고, 한전국제원자력대학원대학교를 설립하는 데 앞장섰다.
이러한 공로를 인정받아 1975년 한국과학원 설립 공로패, 1986년 은탑산업훈장, 1991년 청조근정훈장, 2001년 장영실과학문화상 등을 수상했다. 이 외에도 국제적으로 1998년 캐나다 원자력협회 국제공로상, 1998년 세계원자력한림원상 등을 수상했다.
또한, 故 변증남 명예교수(1943∼2017)는 국내 최초의 산업용 로봇 ‘카이젬(KAISEM)’ 개발을 시작으로, 각종 지능 로봇 연구에 앞장서며, 수많은 후학을 배출한 선구적인 로봇공학자다.
1943년 서울에서 태어나 경기고등학교를 거쳐 서울대학교 전자공학과를 졸업한 뒤 1975년 미국 아이오와대학에서 전기공학 박사 학위를 취득했다. 1977년 우리 대학 전기 및 전자공학과에 부임해 2009년 강단에서 물러날 때까지 수많은 후학을 배출했다. 실제로 우리 대학 최다 박사 배출 교수로서 35년간 총 석사 122명, 박사 69명의 미래 로봇 공학자를 양성했다.
1978년, 그는 한국과학재단으로부터 산업용 로봇에 관한 제어시스템 연구를 제안받은 것을 계기로 본격적인 로봇공학 연구를 시작해 국내 최초의 산업용 로봇인 ‘카이젬(KAISEM)’을 개발했다. 이후, 4각 보행 로봇 ‘센토(Centaur)’, ‘카이저(KAISER)’를 연이어 개발했다. 이를 기반으로 그는 장애인들을 위한 보조 로봇 개발에 집중하기 시작했다. 1990년대 초부터 청각장애인을 위한 수화 로봇 연구, 카메라를 이용한 수화인식 시스템 연구 등을 진행했으며, 1997년에는 휠체어 장착용 로봇 팔인 ‘카레스(KARES)’를 개발하기도 했다. 이를 바탕으로 그는 1999년 인간-친화 복지 로봇시스템 연구센터를 설립했으며, 노약자와 장애인을 위한 지능형 주거 공간, 보조 로봇 연구 등을 선도했다.
기존 제어 이론, 지능 이론, 인간-로봇 상호작용 이론에서 한층 더 나간 이론적 개발을 시도했으며, 특히 불확실함의 양상을 다루는 퍼지이론을 적극적으로 받아들이고 개발했다. 1990년대 한국퍼지학회의 초대 회장과 2003년 세계퍼지시스템학회(IFSA) 학회장을 역임했다.
이러한 공로를 인정받아 2007년 국제전기전자공학회 IEEE의 Fellow로 선정되었으며, 세계퍼지학회 IFSA Fellow로도 임명되었다. 이 외에도 과학기술처, 대한전자공학회, 대한전기학회, 한국과학기술원, 삼성전자, 한국과학재단 등에서 다수의 공로상을 받았으며, 2003년에는 과학기술훈장 혁신장, 2012년에는 수당상을 수상했다. 국제적으로는 2002년 한국인 최초로 ‘월드 오토메이션 콩그레스’에서 공로상을 받았으며, 2003년에는 국제로봇심포지엄에서 ‘조셉 엥겔버거 로보틱스상’을 수상했다. 2017년에는 대통령 표창을 수여 받았다.한편, 국가과학기술 유공자는 국가 과학기술 발전에 이바지한 공적이 현저한 과학자를 지원하고 예우하는 제도로 2015년 제정된 ‘과학기술유공자 예우 및 지원에 관한 법률(법률 제 13579호)’과 이에 대한 시행령에 따라 지정하고 있다. 2017년 첫 과학기술유공자 32인이 지정된 이후로 올해까지 총 77인이 영예로운 자리에 이름을 올렸으며, 우리 대학 구성원으로는 이번에 지정된 故 변증남 교수, 정근모 前 석좌교수를 포함해 윤덕용 원장, 故 심상철 원장, 故 이태규 명예교수, 故 조순탁 원장, 故 최순달 명예교수, 故 최형섭 원장, 김충기 명예교수, 故 이상수 원장 등 10인이 포함되어 있다.
2021.12.21
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위치 영상화가 가능한 약물 전달체 기술 개발
우리 대학 생명화학공학과 박현규 교수 연구팀이 중앙대 화학과 박태정 교수, 가천대 바이오나노학과 김문일 교수와의 공동 연구를 통해 중금속 흡착 단백질을 이용한 금속 나노입자 고효율 생합성 기술을 개발하고, 이를 이용해 위치 영상화가 가능한 약물 전달체를 개발했다고 7일 밝혔다.
우리 대학 생명화학공학과 졸업생 김문일 박사(現 가천대 교수), 중앙대 박찬영 박사가 공동 제1 저자로 참여한 이번 연구는 미국화학회가 발행하는 국제 학술지 ‘ACS 어플라이드 머터리얼즈 앤 인터페이시스(Applied Materials and Interfaces)’ 2021년도 13호 표지 논문으로 선정됐다. (논문명: In situ biosynthesis of a metal nanoparticle encapsulated in alginate gel for imageable drug-delivery system)
현재 금속 나노입자의 합성에 주로 사용되고 있는 물리화학적 방법은 독성이 있는 환원제, 계면활성제 및 유기 용매의 이용이 필요해 약물전달체 등 생체 내에 사용하기 어려운 단점을 가지고 있다. 이를 극복하기 위해 환원력이 우수한 단백질을 미생물 내에 과발현해 금속 나노입자를 생합성하는 기술이 개발됐으나, 이 방법은 미생물이 받아들일 수 있는 금속 전구체의 종류 및 농도가 제한된다는 단점이 있다.
연구팀은 이러한 현행 기술의 한계를 극복하기 위해, 대장균에 중금속 흡착 단백질을 발현하는 플라스미드를 형질 전환해 단백질을 과발현한 후 이를 알지네이트 젤에 포집해 그 활성을 안정화하는 기술을 개발했다. 중금속 흡착 단백질을 포집한 알지네이트 젤은 다양한 종류의 금속 이온을 30분 이내로 빠르게 고농도로 흡착 및 환원시켜 금, 은, 자성 및 양자점 나노입자 등 다양한 종류의 금속 나노입자를 알지네이트 젤 내부에 고농도로 생합성하는 데 효과적으로 활용됐다.
특히, 연구팀은 항암제 등 약물과 중금속 흡착 단백질을 알지네이트 젤에 동시에 포집한 후 높은 형광을 나타내는 양자점 나노입자를 젤 내부에 합성함으로써 형광을 통해 위치의 추적 및 영상화가 가능하고 약물의 서방형 방출이 가능한 다기능 약물 전달체를 개발하는 데 성공했다.
☞ 서방형(sustained release): 약물 등이 장시간에 걸쳐 서서히 방출되는 형태
연구팀은 항암제와 녹색 형광을 보이는 카드뮴 셀레나이드 (CdSe) 및 파란색 형광을 보이는 유로피움 셀레나이드 (EuSe)로 이루어진 양자점을 동시에 포집한 약물 전달체를 마우스에 경구로 주입한 후, 이 약물 전달체의 위치를 생체 내에서 추적 및 영상화할 수 있음을 확인했다.
박현규 교수는 “이번 연구에서 개발된 중금속 흡착 단백질을 포집한 알지네이트 젤은 독성 물질 없이, 고속·고농도로 다양한 금속 나노입자를 생합성할 수 있고 동시에 약물의 서방형 방출이 가능하기 때문에, 향후 위치 추적이 가능한 약물 전달체 등에 응용될 수 있다”고 이번 연구의 의의를 설명했다.
한편 이번 연구는 한국연구재단의 지원을 받아 중견연구자지원사업의 일환으로 수행됐다.
2021.09.07
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물리학과 심흥선 교수, 7월 '이달의 과학기술인 상' 수상
과학기술정보통신부와 한국연구재단은 30일 '이달의 과학기술인상' 7월 수상자로 우리 대학 물리학과 심흥선 교수를 선정했다고 밝혔다.
심 교수는 금속과 반도체 내 불순물의 자성을 가리는 스핀 구름 존재를 세계 최초로 입증, 미래 정보 통신과 안보 기술의 토대인 양자 기술 발전의 실마리를 제공하고 국내 양자물리의 학문적 위상을 높였다는 평가를 받았다.
도체나 반도체 내 불순물이 스핀을 가질 때, 이 스핀이 주위 자유전자들에 의해 생성된 스핀 구름에 가려지는 콘도 효과(Kondo effect)는 1930년대 처음 알려졌으나 50년간의 많은 이론적 규명과 실험적 입증 시도에도 스핀 구름이 관측되지 않아 그 존재에 대한 논쟁이 계속됐다.
심 교수는 2013년 전기장을 콘도 스핀 구름 내부에 가한 경우와 외부에 가한 경우 각각 서로 다른 전류가 발생함을 예측하고, 이를 이용해 콘도 스핀 구름을 관측하는 방법을 제안했다.
심 교수는 2013년 전기장을 콘도 스핀 구름 내부에 가한 경우와 외부에 가한 경우 각각 서로 다른 전류가 발생함을 예측하고, 이를 이용해 콘도 스핀 구름을 관측하는 방법을 제안했다.
또 매우 낮은 온도(-273.05℃)에서 관측된 소자의 전기 신호를 분석하는 방법으로 스핀 구름의 크기와 공간 분포를 확인해 마이크로미터(㎛) 크기의 스핀 구름 존재를 최초로 증명, 지난해 3월 국제학술지 '네이처(Nature)'에 발표했다.
'이달의 과학기술인상'은 우수한 연구개발 성과로 과학 기술 발전에 공헌한 연구 개발자를 매월 1명 선정해 수여하는 상으로 과기정통부 장관상과 상금 1천만원을 준다.
2021.07.09
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KAIST-항우연-천문연, 심우주 탐사 위해 역량 모은다
우리 대학이 항공우주연구원(원장 이상률, 이하 항우연), 한국천문연구원(원장 박영득, 이하 천문연)과 함께은 18일 오후 3시 대전 본원 제2회의실에서 심우주탐사* 전문가 간담회를 개최했다. ☞ 심우주탐사 : 지구 중력이나 자기장의 영향이 미치지 않는 우주 공간 탐사
용홍택 과학기술정보통신부 제1차관이 참석한 이날 회의는 심우주탐사와 관련한 각 출연(연)의 현황 및 중장기적 계획을 공유함과 동시에 기관간 적극적인 협력을 위해 마련되었다.미국 NASA는 국제협력을 통해 유인 달착륙에 도전하는 ‘아르테미스 계획’을 추진 중이며, 민간기업 SpaceX는 화성탐사에 도전하고 있다. 또한 중국의 톈원1호가 최근 화성에 착륙에 성공하는 등 전 세계적으로 우주탐사에 대한 관심이 증가하고 있다. 심우주탐사 분야는 미래 우주 기술 확보, 우주자원 활용 등과도 연계되어 있어 독자 발사체, 위성 기술 확보 이후 우리나라도 지속 도전해야 할 분야이다.
우리 대학을 포함한 3개 기관은 우리나라가 지난 30여년간 우주개발 역량을 쌓아오는 동안 발사체·인공위성·탑재체·과학연구 등의 분야에서 상호 보완적인 역할을 수행해 왔으며, 심우주탐사 시대에는 기관 간 협력이 더욱 필요하다는 공감대를 통해 지난해 12월 ʻ심우주탐사 분야의 연구개발 및 사업화를 위한 협력 양해각서(MOU)ʼ를 체결했다.
향후, 연구개발 계획을 수립할 실무급 ‘심우주탐사 연구연합회’를 발족해 우주 과학연구와 탐사 기술 개발을 위한 연구계획을 공유·협의하여 국가의 심우주탐사 계획 수립에 기여할 계획이다.
18일 열린 회의에서는 각 기관의 심우주탐사 전문가가 발제를 맡아 작년 양해각서 체결 이후 실무협의 진행 상황을 공유했으며, 이후 기관별 우주탐사 추진 현황과 향후 계획을 발표하고 의견을 나눴다.항우연은 2030년까지 한국형발사체를 이용한 달착륙선 발사 계획과 관련 달착륙 기술연구 등 우주탐사와 관련된 기술 현황을 설명했고 천문연은 지난 20여년 동안 축적한 탑재체 기술을 바탕으로 우주의 생성, 인류의 근원 등 심우주탐사 연구의 필요성과 NASA 등과의 국제협력을 통한 대형 우주탐사 임무에 참여하는 계획을 소개했다. 우리 대학은 우리나라 최초의 인공위성인 우리별 1호 위성을 우리 기술로 다시 지구로 귀환시키는 계획과 지구 주변 방사선대(반앨런대) 탐사 계획을 공유했다.용홍택 과기정통부 제1차관은 “올해 10월 누리호 발사 이후 우리나라 우주개발 역량을 더욱 높이기 위해 우주탐사 계획을 포함한 우주개발 고도화의 준비와 노력을 지속해야 한다”라고 강조하고 “오늘 이 자리에서 논의한 다양하고 전문적인 의견은 올해 하반기에 수립 예정인 ‘국가 우주탐사 로드맵’과 연계하여 정부정책으로 검토할 계획이다”라고 밝혔다.
2021.05.20
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세계 대학 중 유일하게 글로벌 100대 혁신 기업 선정
우리 대학이 클래리베이트(舊 톰슨로이터, 회장 겸 최고경영자 제리 슈테드)로부터 2021년 글로벌 100대 혁신 기업 트로피를 전달받았다.
12일 오후 4시 대전 본원 총장실에서 진행된 행사에는 안성식 클래리베이트 코리아 대표가 참석해 이광형 총장에게 트로피를 전달했다. 우리대학은 지난 2월 클래리베이트가 선정한 2021년 글로벌 100대 혁신 기업에 선정됐다. 아마존·애플·페이스북·구글 등 세계 굴지의 기업들이 주로 선정된 가운데, KAIST는 전 세계 대학 중 유일하게 100대 혁신 기업에 이름을 올렸다. 지난 2013년 선정된 이후 8년 만의 순위권에 재진입한 결과다. 올해는 미국·독일·프랑스 등 전 세계 13개 국가가 혁신 기업을 배출했고 한국 기업으로는 삼성전자·LG 전자·LS 일렉트릭·SK 텔레콤 등이 우리 대학과 함께 선정됐다.
2012년부터 10년째 발표되고 있는 이 랭킹은 새로운 아이디어를 발굴해 시장에 선보이는 기업들을 대상으로 하며, 특허 출원·발명의 영향력·특허 등록률·글로벌 시장성 등이 주된 평가 지표로 반영된다. 12일 열린 트로피 전달식에서 이광형 총장은 "KAIST가 그동안 추구해온 혁신을 인정받은 성과라고 생각한다ˮ라고 말하며, 이어 이 총장은 "앞으로도 끊임없는 혁신을 추구해 국가의 번영과 인류의 지속 가능한 발전을 위한 글로벌 가치 창출 대학이 되어 기대에 부응하겠다ˮ고 밝혔다.
2021.05.13
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