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면역기능 촉진 新메커니즘 규명
- ‘이뮤니티(면역)’지 게재, “기존 면역효과를 획기적으로 증진시킨 백신 개발 가능성 열어”-
면역기능을 유지‧촉진하는데 필수적인 과정인 ‘림프관신생* 조절’에 관여하는 새로운 메커니즘이 국내 연구진에 의해 규명되어, 기존보다 면역효과를 획기적으로 증진시키는 백신 개발 가능성을 열었다.
* 림프관신생(lymphangiogenesis) : 몸속에 새로운 림프관이 만들어지는 현상으로, 면역기능 유지와 염증 억제에 매우 중요한 과정
한국과학기술원(KAIST) 고규영, 이승효 교수가 주도하고 라구 카타루(Raghu Kataru) 박사와 김한솔 대학원생이 참여한 이번 연구는 교육과학기술부(장관 이주호)와 한국연구재단(이사장 오세정)이 추진하는 중견연구자지원사업(도약연구) 및 세계수준의 연구중심대학(WCU) 육성사업의 지원을 받아 수행되었다.
특히 이번 연구결과는 면역학 분야에서 세계적으로 권위 있는 학술지인 ‘이뮤니티[Immunity(면역), Cell 자매지, IF=20.589]’지 표지논문(1월 20일자)으로 선정되는 등 연구의 우수성을 인정받았다. (논문명 : T Lymphocytes Negatively Regulate Lymph Node Lymphatic Vessel Formation)
고규영, 이승효 교수 연구팀은 우리 몸의 면역을 담당하는 세포(T 임파구)에서 분비되는 물질(인터페론*)이 림프관신생을 억제한다는 사실을 동물실험(쥐)을 통해 새롭게 발견하고, 이 물질을 효과적으로 조절하면 면역기능을 촉진시켜 백신치료 효과를 향상시킬 수 있다는 점을 밝혀냈다.
* 인터페론 : T 임파구가 활성화되면 분비되는 것으로, 체내의 면역을 담당하는 주요 인자
지금까지 전 세계 의학자들은 백신 접종으로 감기 등 감염성 질환뿐만 아니라 다양한 면역성 질병도 예방하고자 다각적인 노력을 기울여 왔다. 그러나 일부 백신은 효과가 미미하거나 오히려 효과가 전혀 없는 등 질병 예방과 치료에 많은 어려움이 있었다.
연구팀은 T 임파구와 인터페론이 결여된 생쥐에 면역 증강제를 투여하자 림프관신생이 급격히 증가한다는 사실을 확인하고, T 임파구나 인터페론의 기능을 조절하여 백신의 효과를 극대화시킬 수 있을 뿐만 아니라 면역 기능을 높인 백신 개발의 가능성을 제시하였다.
고규영 교수는 “이번 연구는 T 임파구에서 분비되는 인터페론이 림프관 신생을 조절하는 중요한 인자라는 사실을 새롭게 규명하고, 이 인자를 적절히 조절하면 면역기능을 효과적으로 증진시킬 수 있음을 증명하였다. 이번 연구를 통해 예방과 치료에 획기적인 효과를 지닌 백신 개발에 새로운 전기를 마련할 것으로 기대한다”고 연구 의의를 밝혔다.
2011.01.24
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핵산중합효소의 비정상적인 활성 유도 규명
- 금속이온의 고감도 검출 및 새로운 유전자 분석기술로 적용 가능- 화학분야 세계적 학술지 ‘앙게반테 케미誌’12월호 표지논문 선정
우리학교 생명화학공학과 박현규 교수가 핵산중합효소의 비정상적인 활성을 금속이온을 통해 조절하고 이를 이용해 바이오 컴퓨터를 포함하는 미래 바이오 전자 분야의 핵심기술인 로직 게이트를 구현하는 기술을 개발했다고 23일 밝혔다.
DNA를 새롭게 생성해 증폭시키는 효소인 핵산중합효소는 증폭 대상인 목적 DNA와 프라이머(primer)의 염기쌍이 서로 상보적인 짝(A와 T, C와 G)을 이룰 경우에만 가능하다고 알려져 왔었다.
박 교수는 이러한 기존의 개념을 뛰어넘어 특정 금속이 있을 경우에는 상보적인 염기쌍이 아닌 T-T 및 C-C 염기쌍으로부터도 핵산중합효소의 활성을 유도해 핵산을 증폭할 수 있다는 사실을 규명해냈다.
이는 수은 및 은 이온과의 결합을 통해 안정화 된 비 상보적인 T-T와 C-C 염기쌍을 상보적인 염기쌍으로 인식하는 핵산중합효소의 착각 현상에 기인한 것으로, 박 교수는 이를 ‘중합효소 활성 착오(Illusionary polymerase activity)’로 묘사했다.
연구팀은 이 현상을 기반으로 바이오 컴퓨터 등 초고성능 메모리를 가능하게 하는 미래 바이오전자 구현을 위한 핵심기술인 로직게이트를 구현했다.
박현규 교수는 “이번 연구는 기존에 연구되어온 금속 이온과 핵산의 상호작용연구에서 한 걸음 더 나아가 이를 효소활성 유도와 연관시킨 최초의 시도로써, 금속이온의 초고감도 검출 및 새로운 단일염기다형성(single nucleotide polymorphism) 유전자 분석 기술로 적용될 수 있다”고 말했다.
특히, “기존 핵산 기반 기술들과 비교해 비용이 저렴하고 간단한 시스템 디자인을 통해 정확한 로직 게이트 구현이 가능함으로써 분자 수준의 전자소자 연구에 큰 진보를 가져왔다”고 덧붙였다.
한편, 이번 연구는 한국연구재단(이사장 박찬모)이 시행하는 ‘중견연구자지원사업(도약연구)’의 지원을 받아 수행됐으며, 연구의 중요성을 인정받아 화학 분야의 세계적인 학술지인 ‘앙게반테 케미(Angewandte Chemie International Edition)’ 12월호(12월 10일자) 표지논문으로 선정됐다.
2010.12.23
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가상 암세포 실험을 통한 암 전이 핵심회로 규명
- 생체시스템 모델링 및 바이오시뮬레이션 연구의 새로운 가능성을 제시 -
우리학교는 바이오 및 뇌 공학과 조광현교수 연구팀이 IT와 BT의 융합연구인 시스템생물학 연구에 기반을 둔 ‘가상 암세포’ 실험을 통해 암 전이를 유발하는 핵심 분자회로를 규명했다고 14일 밝혔다.
이번 연구를 통해 알킵(RKIP)이 매개가 되는 암 전이 조절과정과 핵심회로가 규명됐다. 이로써 향후 이를 표적으로 하는 항암제 개발 등 IT를 이용한 생명과학 응용연구의 중요한 발판을 마련하게 됐다.
특히, 융합연구를 통해 생체시스템 모델링 및 바이오시뮬레이션 연구의 새로운 가능성을 제시하게 됐다.
상피세포가 중간엽세포로 변화하는 과정은 종양세포의 전이단계에서 일어나는 매우 중요한 과정이다. 이 과정의 주요 특징 가운데 하나는 세포 간 결합을 조절하는 단백질인 이카드헤린(E-cadherin)의 양이 급격히 줄어드는 것이다.
이카드헤린의 발현량은 어크(ERK)와 윈트(Wnt)가 포함된 다양한 신호전달경로에 의해 조절되는 것으로 알려져 있다. 하지만, 이들 신호전달경로는 다중결합 피드백회로에 의해 서로 복잡하게 얽혀 있어 실험적인 방법으로는 이들의 동역학 특성과 숨겨진 조절 메커니즘을 분석하는 것이 매우 어려운 것으로 여겨져 왔다.
조광현 교수 연구팀은 이에 대한 수학모형을 개발하고 대규모 컴퓨터시뮬레이션 분석을 통해 이들 결합 피드백회로의 복잡한 상호작용으로 인해 일어날 수 있는 다양한 생명현상을 규명했다.
또한, 어크에 의한 알킵(RKIP) 인산화와 스네일(Snail)에 의한 알킵 전사억제 과정으로 구성된 결합 양성피드백 회로가 임계점 이상의 자극세기에서만 이카드헤린이 급격하게 발현되도록 조절함으로써 외부 노이즈에 강건한 스위칭 동작을 유발한다는 것을 규명했다.
아울러 알킵이 스네일과 슬러그(Slug)의 발현을 억제함으로써 이카드헤린의 발현이 증가되고, 이 때문에 전이과정이 억제될 수 있음을 보였다.
지금까지 전이를 일으키는 종양세포에서 알킵의 발현이 현저하게 감소되었다는 많은 임상적 보고가 있었지만, 그 근본적인 메커니즘은 알려져 있지 않았다.
한편, 이번 연구는 교육과학기술부가 지원하는 한국연구재단의 도약연구사업과 기초연구실육성사업으로 수행됐으며, 연구결과는 순수 컴퓨터시뮬레이션 결과임에도 이례적으로 동물 또는 임상실험의 결과가 주로 게재되는 암 전문 학술지 ‘캔서 리서치(Cancer Research)’지 9월 1일자에 게재됐다.
<그림설명>암 전이과정을 조절하는 세포내 분자들 간의 다중결합 피드백 회로의 동역학 특성 및 조절메커니즘의 분석결과. 이 그림은 암 전이 조절회로에 대한 개념도와 시뮬레이션 분석에 사용된 방법 및 결과를 설명한 것이다.
A. 암 전이과정을 조절하는 세포내 주요 신호전달 네트워크의 예시.
B. 전자공학적 논리회로 분석기법을 이용해 암전이 조절회로를 정량적으로 모사하고 핵심 메커니즘을 분석하는 과정.C. 대규모 컴퓨터시뮬레이션 분석을 통해 알킵에 의해 매개되는 결합양성 피드백 회로가 노이즈가 주어지더라도 강건하게 이카드헤린의 스위칭 동작을 유발함을 보이는 예시.
<용어설명>
◯중간엽세포: 발생단계의 중배엽에서 기원된 결합조직세포로서 여러 다른 결합조직세포로 분화할 수 있는 능력이 있는 세포.
◯EMT: 상피세포가 중간엽세포로 변화하는 과정(Epithelial Mesenchymal Transition).
◯어크(ERK): 세포의 유사분열 신호를 전달하는 단백질의 한 종류.
◯윈트(Wnt): 세포의 유사분열 신호를 전달하는 단백질의 한 종류. 특히 배아의 발생단계에서 중요한 역할을 함.
◯이카드헤린(E-cadherin): 세포 접합에 중요한 역할을 하는 단백질의 한 종류.
◯알킵(RKIP): 유사분열 신호를 조절하는 단백질의 한 종류. 특히, 암의 전이과정에서 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있음.
◯스네일(Snail): 이카드헤린의 발현을 억제함으로써 암 전이 과정을 촉진시키는 역할을 하는 단백질.
◯분자회로: 세포내 유전자, 단백질 등의 분자간 상호작용을 나타낸 회로
◯상피세포: 동물의 몸 표면이나 내장기관의 내부 표면을 덮고 있는 세포
◯전이단계: 암이 다른 부위로 퍼지는 단계
◯다중결합 피드백회로: 피드백회로가 2개 이상 중첩된 구조
2010.09.14
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10nm대의 초미세 나노패터닝 新기술 개발
- 나노 레터스 誌 발표, 대면적 10nm대 나노패턴의 실용화 가능성 열어 -
복잡하고 다양한 10nm대의 고분해능 나노패턴을 대면적에 효율적으로 제작할 수 있는 기술이 국내연구진에 의해 개발되었다.
KAIST 정희태 교수가 주도한 이번 연구결과는 나노분야 세계적인 학술지인 ‘나노 레터스(Nano Letters)’에 온라인으로 최근 (8. 17) 게재되었다.
이번 연구는 교육과학기술부(장관 이주호)와 한국연구재단(이사장 박찬모)이 시행하는 ‘세계수준의 연구중심대학(WCU) 육성사업’과 ‘중견연구자지원사업 도약연구’의 지원을 받아 수행되었다.
정희태 교수 연구팀은 차세대 반도체, 디스플레이 및 나노전자 소자개발에 핵심기술인 10nm대의 고분해능 패턴을 원하는 모양과 크기로 쉽게 대면적에 제작할 수 있는 기술을 개발하였다.
연구팀은 전압차를 이용하여 아르곤(Ar) 입자를 가속시켜, 원하는 목적층에 물리적 충격을 줌으로써 목적층의 물질을 제거하는 이온충격(ion-bombardment) 공정 중에서 나타나는 2차 스퍼터링 (secondary sputtering)이라는 현상을 적용하였다.
이 현상은 이온충격(ion-bombardment)으로 물리적 식각을 할 때 목적층의 물질이 다양한 각분포로 이탈하여 마스크 패턴의 옆면에 흡착하는 현상을 이용한 것으로서, 선 모양, 컵 모양, 가운데가 비어있는 실린더(Hole-cylinder) 모양, 삼각 터널(triangle tunnel) 등 다양한 모양을 가지며, 최대 종횡비(high-aspect-ratio) 20까지 높이를 간단하게 제어할 수 있다.
이렇게 제작된 패턴은 웨이퍼, 유리기판, 쿼츠(Quartz), 금속판 뿐만 아니라 PET필름과 같은 플렉서블 기판에서도 공정이 가능하기 때문에 범용적으로 사용되어 질 수 있다.
연구팀은 투명한 쿼츠셀 위에 금 선 패턴을 제작하여 ITO기판을 대체할 수 있을 만큼 높은 성능을 갖는 투명전극을 제작하여 태양전지에 응용함으로써 다양한 광학/전기적 나노소자에 응용할 수 있음을 보였다.
동 연구는 기존의 리소그라피기술로 제작된 패턴의 해상도를 능가하는 10nm급 패턴을 제작할 수 있는 신기술로 거의 모든 금속(금, 은, 알루미륨, 크롬)과 무기물(ZnO, ITO, SiO2)에 적용가능하며, 기존의 패터닝 방법과 비교하여 낮은 공정비용과 간단한 실험공정으로 고해상도 패턴을 대면적에 균일하게 제작할 수 있다는 장점이 있다.
정희태 교수는 “10nm급의 고해상도 미세패턴 제작기술은 미래산업 전반에 걸쳐 매우 중요한 기술군으로, 그동안 나노분야에서 극복해야 할 핵심과제였습니다. 본 연구는 이러한 문제점을 비교적 간단한 방법으로 극복하고 향후 태양광 발전, 반도체 및 바이오소자의 효율증대에 적용가능한 기술”이라고 연구의의를 설명하였다.
2010.09.08
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이홍규칼럼 두려움이 혁신과 도약을 낳는다
이홍규 경영과학과 교수가
동아일보 2010년 8월 4일(수)자 칼럼을 실었다.
제목: 두려움이 혁신과 도약을 낳는다
신문: 동아일보
저자: 이홍규 경영과학과 교수
일시: 2010년 8월 4일(수)
기사보기: 두려움이 혁신과 도약을 낳는다
2010.08.04
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김상규교수 화학반응의 비밀을 밝히다
네이처 케미스트리誌 발표, "화학반응을 원하는 대로 제어할 수 있는 방법 개발 가능성 열어"
화학반응의 핵심적인 개념이지만, 지난 60년간 학계에서 이론적으로만 예측되었던 원뿔형 교차점(conical intersection)의 존재와 분자구조가 국내연구진에 의해 실험적으로 규명되었다.
우리학교 김상규 교수와 임정식 박사가 주도한 이번 연구는 교육과학 기술부(장관 안병만)와 한국연구재단(이사장 박찬모)이 추진하는 중견 연구자지원사업(도약연구)과 우수연구센터(SRC)사업의 지원을 받아 수행되었고, 연구결과는 화학분야 세계 최고 권위의 과학 전문지인 ‘네이처 케미스트리(Nature Chemistry)’지 온라인 속보(7월 4일자)에 주요 논문으로 게재되었다.
김상규 교수 연구팀은 지금까지 이론적으로만 존재했던 원뿔형 교차점을 실험적으로 구체화하고, 화학반응의 핵심이론을 검증했으며, 화학 반응을 제어하는 새로운 방법론 구축에 성공하였다.
원뿔형 교차점은 화학반응은 물론이고, 우리 눈의 망막에서 일어나는 광이성질체화(光異性質體化)* 반응 및 DNA의 강한 자외선 보호 메커니즘 등 화학과 의학 문제를 설명하는데 필수적인 매우 중요한 화학적 개념이다. ※ 광이성질체화(photoisomerization) : 분자가 빛을 흡수하여 들뜬상태를 거쳐 이성질체화를 일으키는 현상
학계는 눈 깜짝할 사이에 사라지고, 다차원적 위치에너지의 복잡한 구조를 지닌 ‘화학반응의 특이점’에 접근하는 것이 사실상 불가능해, 지금까지 원뿔형 교차점의 존재를 실험적으로 규명하기 위해 무수히 시도하였지만 실패하였다.
김상규 교수팀은 서로 다른 두 개의 전자적 양자상태가 화학반응을 하면서 중첩하는 지점에 발생한 원뿔형 교차점을 관측하고, 에너지 위치와 자세한 분자구조를 유추해냈다.
김 교수팀은 레이저와 분자선 기술을 사용하여 분자의 특정 양자 상태에서 일어나는 화학반응의 자세한 동역학적 움직임을 살펴본 결과, 두 개의 서로 다른 전자적 양자상태가 중첩될 때 뚜렷한 공명 (resonance)현상이 발생하며, 이것은 원뿔형 교차점에 의한 것임을 확인하였다.
김상규 교수는 “화학반응에서 전자와 핵 사이에 상호작용이 가장 크게 일어나는, 화학반응의 핵심개념인 원뿔형 교차점을 최초로 관측한 점은 이번 연구의 가장 큰 성과로, 향후 화학반응을 원하는 대로 제어하여, 치료 및 제약 등 다각적으로 활용될 수 있는 원천적 기초지식 기반을 마련하였다”라고 연구의의를 밝혔다.
2010.07.06
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이홍규칼럼 두려움이 혁신과 도약을 낳는다
이홍규 IT경영학과 교수가
동아일보 2010년 6월 28일(월)자 칼럼을 실었다.
제목: 두려움이 혁신과 도약을 낳는다
신문: 동아일보
저자: 이홍규 IT경영학과 교수
일시: 2010년 6월 28 (월)
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2010.06.28
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이덕주칼럼 한국, 우주강국 도약 기대
이덕주 교수(항공우주공학과)가 한국최초의 우주인(이소연) 탄생을 기념하는 칼럼욿
경향신문 2008년4월 9일자에 "한국, 우주강국 도약기대"란 제목으로 게재했다.
제목 한국, 우주강국 도약기대
저자 이덕주(항공우주공학과) 교수
매체 경향신문
일시 2008/04/09(수)
칼럼보기 http://news.khan.co.kr/kh_news/khan_art_view.html?artid=200804081759215&code=990304
2008.04.09
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이달의 과학기술자상 성단근 교수
서울경제신문 최수문 기자 chsm@sed.co.kr / 2004.5.6자
서울경제신문과 한국과학재단은 ‘이달의 과학기술자상’ 5월 수상자로 성단근(52) 한국과학기술원(KAIST) 전자전산학과 교수를 5일 선정했다.
성 교수는 차세대 이동데이터통신 시스템에서 기존의 수용 가능한 데이터통신 가입자 수를 획기적으로 늘릴 수 있는 ‘직교 부호/자원 도약 다중화 방식(OCHM/ORHM) 기술’을 개발한 공로를 인정받았다. 성 교수에게는 상금 1,000만원과 상장ㆍ상패가 수여된다.
[인터뷰] "4세대移通 표준 채택에 힘쓸것"
“이웃나라 일본은 막대한 투자를 통해 3세대 이동통신 시장에서 앞서나가고 있습니다. 지금 우리가 새로운 각오를 다지지 않는다면 IT강국의 명성에 손상을 입을 수도 있습니다”
차세대 이동데이터 통신시스템에서 기존의 수용 가능한 데이터 통신 가입자 수를 대폭 늘일 수 있는 OCHM 기술을 개발해 낸 성단근 교수는 한국 이동통신 산업이 세계최고 지위를 지키려면 새로운 방식의 접근이 필요하다고 강조한다.
성 교수팀이 개발해 낸 OCHM 기술은 우리 이동통신산업의 경쟁력을 배가시킬 수 있는 새로운 힘으로 평가된다. 기존의 CDMA 같은 방식에 OCHM 기술을 접목하면 나은 서비스를 제공할 수 있고, 동시에 3세대 및 향후 나올 4세대 이동통신시장의 주도권도 유지할 수 있기 때문이다.
성 교수는 이를 위해 ETRI와 공동으로 OCHM 기술을 실제 시스템에 응용할 수 있는 연구를 계속하고 있다. 세계 각국에 특허를 등록, 기술에 대한 권리를 확보하고 3세대 개량형은 물론 4세대 이동통신 시스템의 표준화 기술에 채택되도록 후속 연구를 추진할 계획이다.
그는 OCHM 기술에 대해 “과학기술이 항상 그렇듯이 OCHM은 원천기술로, 학문적으로 토대를 만들어 가는 과정”이라며 “현장에서 생산하는 사람들에게 도움이 됐으면 좋겠다”고 말했다.
성 교수가 그 동안 참여한 분야는 유ㆍ무선 통신망 전 부분을 포괄한다. 전화교환기술, ISDN 교환기술, ATM 교환기술, 차세대 이동통신망 기술, 지능망 기술 등에서 수백편의 논문과 프로젝트를 생산하면서 산업 발전의 토대를 쌓아온 것. 후학 양성에도 힘써 각종 통신망 분야 연구에서 박사 26명과 석사 39명을 배출하기도 했다.
성 교수는 또 인공위성 개발업무에도 참여, 우리별 1, 2, 3호의 성공적인 개발과 발사 및 운용에 핵심적인 역할을 했다. 지난 92년 국민훈장 동백장을 받은 것도 당시의 공로 덕분이다.
“과학자는 미래를 개척하는 사람입니다. 미래가 불확실하더라도 새로운 분야에 도전, 한걸음 한걸음 전진하는 게 바로 과학자입니다.” 과학자에 대한 그의 정의다.
◇약력
▲75년 서울대 전자공학과
▲86년 미국 텍사스 주립대 전기ㆍ컴퓨터 공학박사
▲77~80년 ETRI 전임연구원
▲86년~현재 KAIST 전자전산학과 교수
▲96~99년 인공위성 연구센터 소장
▲00~현재 JCN 국제저널 편집위원
▲03~현재 JCCI 학술대회 조정위원장
"移通 주파수" 효율적 사용 길터[이달의 과학기술자상] 성단근 한국과학기술원 전자전산학과 교수
직교 부호ㆍ자원 도약 다중화방식 기술개발
동일한 주파수 대역 접속 회선수 대폭늘려통신업체 적은 비용으로 안정적서비스 가능
한국과학기술원 성단근(뒷줄 가운데) 전자전산학과 교수와 연구진. 차세대 이동통신 시스템 분야에서 세계 최고 수준의 기술력을 인정 받고 있다.
이 달의 과학기술자상 5월 수상자로 선정된 성단근 한국과학기술원(KAIST) 전자전산학과 교수는 같은 주파수 대역에서 접속 가능한 이동통신 사용자를 수배 이상 늘일 수 있는 ‘직교 부호ㆍ자원 도약 다중화 방식(OCHM/ORHM : Orthogonal Code/Resource Hopping Multiplexing)’ 기술을 개발, 이동통신 사업자들이 한정된 주파수 자원을 보다 효율적으로 사용할 수 있게 만들었다는 평가를 받고 있다.
이 기술이 실용 시스템에 적용될 경우 이동통신사나 사용자는 적은 비용으로 보다 안정된 서비스를 이용할 수 있을 것으로 기대된다.
현재 국내의 이동통신 시스템은 2세대의 음성위주의 통신시대를 거쳐, 2.5세대와 3세대로 발전하고 있다. IxEV-DO, cdma2000, W-CDMA 등 3세대에서는 인터넷과 같은 영상ㆍ음성 등 멀티미디어 지원이 중요한 서비스 모델이 되고 이에 맞추기 엄청난 시설투자가 진행되고 있다. 거대한 투자는 사용 회선 수와 속도를 키우기 위해 불가피하다.
성 교수팀이 이번에 개발한 OCHM 방식은 사용가능 회선 수를 획기적으로 증가시킬 수 있는 기술. 회선 수만 늘리기 때문에 속도와는 관련이 없으나 실제 회선부족으로 대규모의 시설투자가 이뤄지는 점에서 최소한의 비용으로 안정적인 서비스를 제공하는 기술로 평가된다.
성 교수팀이 개발한 기술은 통신시스템의 수준을 한 단계 끌어올릴 것으로 전망된다. CDMA 기술을 기반으로 한 기존의 통신 시스템은 각 사용자들의 채널이 기지국으로부터 단말기에 할당되고 통신이 끝났을 때 다시 기지국으로 반환되는 방식이었다. 이는 기존의 음성위주의 데이터를 대상으로 하는 경우 끊임없이 흐르는 데이터를 유지할 독점적인 채널이 필요했기 때문이다.
이러한 통신방식은 직교 부호 분할 다중화 방식(OCDM:Orthogonal Code Division Mutiplexing) 또는 부호(코드) 분할 다중 접속 방식(CDMA:Code Division Mutiplexing Access)으로 불린다. 즉 코드를 분할 받아 독점적으로 사용한다는 의미를 가진다.
이에 비해 OCHM 방식은 할당된 채널이라도 실제로 통신에 사용되고 있지 않은 채널은 코드의 도약(hopping)을 통해 다른 사용자가 사용할 수 있게 했다. 사용가능 회선 수를 늘렸다는 얘기다. 3세대에서는 영상데이터를 전송 받거나 보내는 채널은 대부분의 통신과정이 휴지기에 있고 실제 사용되는 때는 적다는 현실에 바탕을 두고 있다.
예를 들면 고등학교에서 모든 학생이 체육복을 구입하는 것 보다 일정한 수의 체육복을 학교가 준비하고 체육시간인 학급 학생에 대여해 주는 것이 훨씬 싸게 먹히는 것과 같다. 기껏 비용을 들인 후에 결국 옷장 속에서 잠자게 되는 체육복을 없앤다는 의미다.
성 교수팀의 작품은 체육복을 학생들에게 대여하고 회수하는 시스템이라고 생각하면 쉽게 이해할 수 있다. 기존 이동통신 방식은 일정한 수의 회선을 동시에 그 숫자만큼만이 사용할 수 있었지만 OCHM 방식은 회전율을 크게 늘린 셈이다.
성 교수는 시뮬레이션을 통해 OCHM 기술을 cdma2000에 적용했을 경우 1/4 터보 코드 사용시에 약 0.3dB의 eb/No의 증가만으로 10%의 채널 활성도와 64개의 직교부호를 사용하는 상황에서 370명의 사용자를 수용할 수 있다고 설명했다. 기존 방식보다 채널 수 대비 최대 5.78배를 수용한다는 의미다.
ORHM 기술의 경우는 OCHM의 효율을 극대화한 것이다. OCHM이 직교 부호에만 초점을 맞춘 데 비해 ORHM은 주파수와 직교 부호, 공간까지 통합해 제어하는 방식이다.
OCHM/ORHM 기술은 현재 서비스 중인 2세대, 3세대 시스템에 큰 변화를 주지 않고도 사용자 수를 늘릴 수 있다. 단지 기지국에는 직교 자원 도약 패턴 발생기, 도약 패턴 충돌 검출기, 전송 심볼 비교 검출기와 같은 세 가지 하드웨어만 추가하면 된다. 단말기에는 직교자원 도약 패턴 발생기만 덧붙이면 그만이다. 추가 비용은 거의 들어가지 않는다.
하지만 OCHM 기술의 상용화를 위해서는 성능의 검증은 물론, 국제표준화 작업이 요구되고 있다. 아직까지는 이론적인 수준에 머물러 있기 때문이다.
성 교수가 이를 위해 선택한 것이 한국전자통신연구원(ETRI)과의 산학협력. 이번 협력은 대학의 기술이 ETRI에 이전된 최초의 사례다. 이번 기술의 실용화도 관심거리지만 KAIST와 ETRI의 협력도 과학계의 주목을 받고 있다.
성 교수는 OCHM 관련기술의 세계적 권위자로 손꼽힌다. 3가지 원천 기술을 세계 8개국에 특허 출원했거나 일부 등록시켰으며 IEEE 학회 저널 등에 발표, 표준화 기술에 반영을 위한 여론 조성과 함께 국제적으로 한국 이동통신 기술의 우수성을 알리고 있다.
최수문기자 chsm@sed.co.kr
2004.05.11
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