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김재경 교수, 수학 모델 통해 세포 상호작용 원리 규명
〈김재경 교수〉
우리 대학 수리과학과 김재경 교수와 라이스 대학 매튜 베넷(Matthew Bennett), 휴스턴 대학 크레시미르 조식(Kresimir Josic) 교수 공동 연구팀이 합성생물학과 수학적 모델을 이용해 세포들이 넓은 공간에서 효과적으로 의사소통하는 방법을 발견했다.
이번 연구 결과는 국제 학술지 ‘네이처 케미컬 바이올로지(Nature Chemical Biology)’ 10월 14일 자 온라인판에 게재됐다. (논문명 :Long-range temporal coordination of gene expression in synthetic microbial consortia)
〈박테리아들의 복잡한 상호작용을 수학을 이용해 원위의 점들의 상호작용으로 단순화한 모식도〉
세포들은 신호 전달 분자(Signalling molecule)를 이용해 의사소통하는데 이 신호는 보통 아주 짧은 거리만 도달할 수 있다. 그런데도 세포들은 넓은 공간에서도 상호작용하며 동기화를 이뤄낸다.
이는 마치 넓은 축구장에 수만 명의 사람이 주변 3~4명의 박수 소리만 들을 수 있는데도 불구하고 모두가 같은 박자로 손뼉을 치는 것과 비슷한 상황이다. 이러한 현상이 가능한 이유는 무엇일까?
연구팀은 합성생물학을 이용해 만든 전사 회로(Transcriptional circuit)를 박테리아(E. coli)에 구축해 주기적으로 신호 전달 분자를 방출할 수 있도록 했다. 처음엔 제각기 다른 시간에 신호 전달 분자를 방출하던 박테리아들은 의사소통을 통해 같은 시간에 주기적으로 분자를 방출하는 동기화를 이뤄냈다.
하지만 박테리아를 넓은 공간으로 옮겼을 땐 이러한 동기화가 각 박테리아의 신호 전달 분자 전사 회로에 전사적 양성 피드백 룹 (Transcriptional positive feedback loop)이 있을 때만 가능하다는 것을 발견했다.
양성 피드백 룹은 단백질이 스스로 유전자 발현을 유도하는 시스템으로, 전달받은 신호를 증폭하는 역할을 한다. 연구팀은 이러한 역할을 자세히 이해하기 위해 편미분방정식(Partial differential equation)을 이용해 세포 내 신호 전달 분자의 생성과 세포 간 의사소통을 정확하게 묘사하는 수학적 모델을 개발했다.
그러나 전사 회로를 구성하는 다양한 종류의 분자들 사이의 상호작용을 묘사하기 위해서는 고차원의 편미분방정식이 필요했고 이를 분석하기는 쉽지 않았다.
이를 극복하기 위해 연구팀은 시스템이 주기적인 패턴을 반복한다는 점에 착안해 고차원 시스템을 1차원 원 위의 움직임으로 단순화했다. 달은 고차원인 우주 공간에서 움직이지만, 궤도를 따라 주기적으로 움직이기에 달의 움직임을 1차원 원 위에서 나타낼 수 있는 것과 같은 원리이다.
이를 통해 연구팀은 박테리아 사이의 복잡한 상호작용을 원 위를 주기적으로 움직이는 두 점의 상호작용으로 단순화할 수 있었다.
연구팀은 양성 피드백 룹이 있으면 두 점의 위치 차이가 커도 시간이 지날수록 점점 차이가 줄어들어 결국 동시에 움직이는 것을 확인했다. 연구팀은 이러한 수학적 분석 결과를 실험을 통해서 검증함으로써 넓은 공간에서 세포가 효과적으로 상호작용하는 방식을 규명했다.
김재경 교수는 “세포들이 자신의 목소리는 낮추고 상대방의 목소리에는 더 귀 기울일 때만 한목소리를 낼 수 있다는 점이 인상적이다”라며 “이러한 원리는 수학을 이용한 복잡한 시스템의 단순화 없이는 찾지 못했을 것이다. 복잡한 것을 단순하게 볼 수 있도록 해주는 것이 수학의 힘이다”라고 말했다.
2019.10.15
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박성준 박사과정, 2019 구글 PhD 펠로우 선정
〈 박성준 박사과정 〉
우리 대학 전산학부 박성준 박사과정(지도교수 오혜연)이 2019년 구글 PhD 자연어처리(Natural Language Processing) 부문 펠로우에 선정됐다.
2009년부터 시작된 구글 PhD 펠로우십 프로그램은 매년 컴퓨터 과학과 관련된 유망한 분야에서 연구 업적이 훌륭하고 미래가 유망한 대학원생을 발굴하고 지원하는 프로그램이다.
선정된 학생들에게는 장학금과 펠로우십 서밋 참여, 인턴십 기회, 구글 각 분야의 전문가 멘토의 연구 토의 및 피드백 등을 제공한다.
올해는 북미, 유럽, 아시아, 아프리카의 대학에서 50여 명의 박사과정 학생들이 선발됐으며, 아시아에서는 한국 학생 3명을 포함해 10명의 학생이 선발됐다.
박성준 박사과정은 기계학습 기반 자연어처리 기법을 활용한 전산심리치료(Computational Psychotherapy) 관련 연구 성과를 인정받아 구글 PhD 펠로우에 선정됐다.
또한, 기계학습 기반 자연어처리에서 널리 사용되는 어휘의 분산표상 학습 기법을 한국어에 적용하는 방법을 제안했고, 학습된 분산표상을 해석하는 방법을 2017, 2018년에 각각 자연어처리 분야 최고 수준의 국제학술대회 ACL(Annual Conference of the Association for Computational Linguistics), EMNLP(Conference on Empirical Methods in Natural Language Processing)에 발표했다.
박 박사과정은 이를 확장해 심리상담 대화록에서 내담자의 언어 반응을 내담자 요인에 따라 분류하는 기준 및 기계학습 모델을 제안해 자연어처리 분야 최고 수준의 국제학술대회 NAACL(Annual Conference of the North American Chapter of the Association for Computational Linguistics)에서 발표했다.
최근에는 인공신경망 기반 대화 생성 모델 개발, 텍스트에서 복합적인 감정 추출 및 예측, 전산 심리치료 애플리케이션 개발 연구 또한 현재 활발하게 진행하고 있다.
2019.09.16
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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
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이병주 교수, 게임의 랙 현상 해소 기술 개발
〈 이병주 교수, 이인정 박사과정 〉
우리 대학 문화기술대학원 이병주 교수와 핀란드 알토 대학교(Aalto Univ) 공동 연구팀이 게임의 겉보기 형태를 변화시켜 게임 내 레이턴시 효과, 일명 랙(lag)을 없앨 수 있는 기술을 개발했다.
이인정 박사과정이 1 저자로 참여하고 알토대학교 김선준 연구원이 공동으로 개발한 이번 연구는 지난 5월 4일 열린 인간-컴퓨터 상호작용 분야 최고권위 국제 학술대회 CHI 2019(The ACM CHI Conference on Human Factors in Computing Systems)에서 풀 페이퍼로 발표됐다. (논문명 : Geometrically Compensating Effects of End-to-End Latency in Moving-Target Selection Games)
레이턴시는 장치, 네트워크, 프로세싱 등 다양한 이유로 인해 발생하는 지연(delay) 현상을 말한다. 사용자가 명령을 입력했을 때부터 출력 결과가 모니터 화면에 나타날 때까지 걸리는 지연을 엔드-투-엔드 레이턴시(end-to-end latency)라 한다.
상호작용의 실시간성이 중요한 요소인 게임 환경에서는 이러한 현상이 플레이어의 능력에 부정적 영향을 미치는 것으로 알려져 있다.
연구팀은 레이턴시가 있는 게임 환경에서도 플레이어의 본래 실력으로 게임을 할 수 있도록 돕는 레이턴시 보정 기술을 개발했다. 이 기술은 레이턴시의 양에 따라 게임의 디자인 요소, 즉 장애물의 크기 등의 형태를 변화시킴으로써, 레이턴시가 있음에도 레이턴시가 없는 것처럼 느껴지는 환경에서 플레이할 수 있다.
연구팀은 레이턴시가 플레이어에 미치는 영향을 분석해 플레이어의 행동을 예측하는 수학적 모델을 제시했다. 시간제한이 있는 상황에서 게임 플레이를 위해 버튼 입력을 해야 하는 ‘움직이는 타겟 선택’ 과업에 레이턴시가 있을 때 사용자의 성공률을 예측할 수 있는 인지 모델이다.
이후에는 이 모델을 활용해 게임 환경에 레이턴시가 발생할 경우의 플레이어 과업 성공률을 예측한다. 이를 통해 레이턴시가 없는 환경에서의 플레이어 성공률과 비슷한 수준으로 만들기 위해 게임의 디자인 요소를 변형한다.
연구팀은 ‘플래피 버드(Flappy Bird)’라는 게임에서 기둥의 높이를 변형해 레이턴시가 추가됐음에도 기존 환경에서의 플레이 실력을 유지함을 확인했다. 연구팀은 후속 연구를 통해 게임 속 장애물 등의 크기를 변형함으로써 레이턴시를 없애는 등의 확장 연구를 기대하고 있다.
이 교수는 “이번 기술은 비 간섭적 레이턴시의 보정 기술로, 레이턴시의 양만큼 게임 시계를 되돌려 보상하는 기존의 랙 보상 방법과는 다르게 플레이어의 게임 흐름을 방해하지 않는 장점이 있다”라고 말했다.
이번 연구는 한국연구재단 신진연구자지원사업(프로게이머 역량 극대화를 위한 게임 입력장치의 설계 최적화) 및 KAIST 자체 연구사업의 지원을 받아 수행됐다.
□ 그림 설명
그림1. 게임의 겉보기 형태를 변화시킴으로써, 플레이어가 제로 레이턴시 환경과 레이턴시가 있는 환경에서 같은 실력을 유지
2019.07.02
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KAIST-DTU 차세대 P4G 경연대회 개최
‘도료 기업이 가치사슬 전반에 적용할 수 있는 순환 경제적 신사업 모델을 제시하라’
‘에너지 서비스 기업이 청정에너지 솔루션 기업으로 도약할 수 있는 혁신적 비즈니스 모델을 제시하라’
‘창호 설비 기업이 환기 및 공기 정화 등의 순환적 기능을 추가한 미래형 유리 창호 시스템을 서비스할 수 있는 방법을 제시하라’
인류의 보편적 가치인 ‘지속 가능 개발 목표’에 대한 기업들의 고민을 대학생들의 혁신적 아이디어를 통해 풀어가는 경연 대회가 지난 5월 20일부터 22일까지 KAIST 서울 경영대 캠퍼스에서 열렸다.
‘KAIST-덴마크공대(이하, DTU) 차세대 P4G* 경연 대회’는 한국-덴마크 수교 60주년과 녹색성장 동맹 체결 8주년을 기념하는 행사의 일환으로 개최됐으며, 양국 젊은 학자들의 학술 교류와 학생들의 지속적인 협력을 위해 마련됐다. * P4G: Partnership for Green Growth and Global Goals, 녹색성장과 지속발전 파트너십)
이번 대회는 팀을 이룬 참가자들이 대회 기간 내내 숙식을 함께하며 문제를 해결하는 이노베이션 스프린트로 진행됐다. 대회 1일 차에 도전 과제를 풀어나갈 아이디어를 구상하고 2일 차에 확정한 아이디어를 발전시켜 대회 마지막 날 완성된 프레젠테이션으로 발표하는 방식이다.
우리 대학 학생 29명과 DTU 학생 5명을 포함한 10명의 덴마크 학생 등 총 39명이 6개의 팀에 고루 섞여 배치되었으며, 이들 6개 팀은 덴마크의 창호 설비 기업 벨룩스(VELUX)와 도료 기업 헴펠(HEMPEL), 한국의 SK그룹이 각각 출제한 기업 혁신에 관한 도전 과제를 한 가지씩 배분받아 2박 3일간 해법을 찾아 나섰다.
참가자들은 팀 구성원의 전공 분야 지식과 연구 경험을 토대로 다양한 관점의 전략을 구상하고 이와 더불어 새로운 기술적·재정적·조직적·사회적 기회들을 ‘지속 가능한 개발 목표’와 연계한 개념으로 정립해 구체적 방안을 제시하는 것에 주안점을 뒀다.
대회 마지막 날인 22일 오전에 치러진 1차 발표 평가를 통해 결승에 진출한 총 3개 팀은 이날 오후 심사위원과 평가 패널, 신성철 총장과 프레데릭 크리스티안 덴마크 왕세자가 참석한 가운데 최종 경연을 진행했다.
벨룩스가 제시한 ‘미래형 유리 창호 시스템’에 관한 과제를 수행한 팀은 태양의 전자기파가 미세먼지 입자를 밀어내는 원리를 이용한 미세먼지 차단 창호 아이디어를 제안해 패널들로부터 복잡한 문제를 간결하게 풀어냈다는 점을 높게 평가받았다.
헴펠의 ‘도료 기업의 순환 경제적 신사업 모델 제시’를 연구한 팀은 ‘박스형 와인’에서 영감을 얻은 알루미늄 소재의 용기 개발을 제안했다. 포장재 및 도료 폐기물로 인한 환경적·경제적 손실을 최소화하는 방식으로 패널들로부터 당장 상업화가 가능할 정도로 최적화된 아이디어라는 평가를 받았다.
마지막으로 SK 그룹의 ‘글로벌 청정에너지 솔루션 기업으로의 도약’에 관한 해법을 제시한 팀은 블록체인, AI 등 SK 그룹의 ICT 전문성과 인도네시아 소외 지역 내 주민 참여를 융합한 마이크로그리드 모델을 구상해, 지역 순환 경제에 알맞은 완성도 높은 사업 모델을 제시했다는 측면에서 패널들의 호응을 끌어냈다.
마리안느 톨레센(Marianne Thellersen) DTU 부총장, 김상협 KAIST 녹색성장 대학원 교수, 에스케 보 로젠버그(Eske Bo Rosenberg) 주한 덴마크 이노베이션 센터 참사관 등 3인의 심사위원은 각 팀이 제시한 솔루션의 현실성과 완결성, 발표 기술 등의 심사 기준을 반영해 헴펠의 신사업 모델을 제시한 참가팀을 최종 우승으로 선정했다.
우승을 차지한 CIRCOS팀은 니콜라이 토르발(Nicolai Thorball) DTU 학생을 포함한 덴마크 학생 2명과 이동은 학생을 포함한 4명의 우리 대학 학생으로 구성되어 있다.
CIRCOS팀의 이동은 학생(생명과학과 학사과정)은 “다양한 전공을 가진 학생들이 제시한 많은 아이디어를 하나로 모으는 과정이 흥미롭고도 어려웠다”며, “이번 경연을 통해 녹색성장과 관련된 새로운 분야를 접하게 된 점에 큰 보람을 느낀다”고 우승 소감을 밝혔다.
주한덴마크대사관 이노베이션센터 서울에서 공동 주최한 이번 행사에는 지난 20일부터 방한 중인 프레데릭 덴마크 왕세자가 입상 팀을 직접 시상했으며, 우승팀에게는 100만 원의 상금과 덴마크 현지 기업 탐방 등의 특전이 주어졌다. 공동 2위를 차지한 팀에겐 각각 50만 원의 상금이 수여됐다.
신성철 총장은 환영사를 통해 “기후 변화와 지속 가능성 발전에 관한 이슈에 대응하기 위해서는 각 전문 분야의 경계를 넘어서는 협력이 가장 중요하다”고 강조했다. 이어 신 총장은“ 이번 경연 대회는 다양한 전공을 가진 팀원이 함께 문제를 해결해 나가는 모범적인 사례로 공동의 노력으로 융합된 아이디어를 개발할 때, 우리는 더욱 혁신적인 길로 나아갈 수 있을 것”이라고 강조했다.
2019.05.22
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케냐 과학기술원 건립 컨설팅사업 분야 킥오프(Kick Off) 미팅 개최
〈사진 설명: 신성철 KAIST 총장이 12일(현지시간) 케냐 나이로비 인근 콘자기술혁신도시(Konza Technopolis City)에서 한국 및 케냐 관계자들이 참석한 가운데‘케냐 과학기술원’건립을 위한 교육(KAIST)·건축설계(삼우종합건축사사무소) 및 감리(선진엔지니어링) 등 컨설팅 분야 킥오프 미팅을 갖고 콜레트 A. 수다 케냐 교육부 수석차관과 악수를 교환하고 있다. 〉
우리 대학이 대외경제협력기금(이하 EDCF)을 통해 케냐 정부가 발주한 ‘케냐 과학기술원’ 건립을 위한 컨설팅사업 분야 킥오프(Kick Off) 미팅을 12일(현지시간) 케냐 나이로비 인근 콘자기술혁신도시(Konza Technopolis City)에서 가졌다고 13일 밝혔다.
※ 대외경제협력기금(Economic Development Cooperation Fund: EDCF): 장기 저리의 차관자금 제공을 통해 개발도상국의 산업발전 및 경제안정을 지원하고, 우리나라와의 경제교류를 증진하기 위하여 1987년 우리정부가 설립한 對개도국 경제원조 기금. 수출입은행이 기획재정부장관으로부터 위탁을 받아 운용·관리
오후 2시부터 진행된 킥오프 미팅에는 신성철 총장과 정근모 석좌교수(前 과학기술처 장관·케냐정부 고문), 박희경 연구부총장, 프로젝트 총괄담당자인 김학성 교수 등 KAIST 인사를 비롯해 최영한 주케냐 한국대사·유태원 부사장(선진엔지니어링)·이건섭 전무(삼우종합건축사사무소) 등 한국 측 관계자가, 케냐 측에서는 카마우 뚜게(Kamau THUGGE) 재무부 차관·콜레트 A. 수다(Collette A. SUDA) 교육부 수석차관 겸 대학교육연구국 차관·제롬 오치앵(Jerome OCHIENG) 정보통신기술혁신부 차관·존 타누이(John TANUI) 콘자기술혁신도시개발청장 등 30여명이 참석했다.
‘케냐 과학기술원’ 건립은 케냐 정부가 ‘아프리카 실리콘밸리’ 건설을 목표로 나이로비 인근에 조성 중인 콘자기술혁신도시(Konza Technopolis City)의 핵심 주력 사업이다.
오는 2030년까지 중진국 도약을 목표로 하는 케냐 정부는 그동안 중장기 국가발전계획인 ‘케냐 비전 2030’을 수립하고 이공계 핵심인력 양성을 통해 이를 달성하고자 2021년 개교를 목표로 ‘케냐 과학기술원(Kenya KAIST, Kenya Advanced Institute of Science and Technology)’ 건립을 추진해왔다.
‘케냐 과학기술원’ 건립 사업은 우리 정부로부터 EDCF 차관을 제공받아 총 사업비가 1,070억 원(약 9,500만 달러) 규모로 추진되는데 KAIST 컨소시엄이 따낸 교육·건축설계 및 감리 등 컨설팅 분야에는 모두 106억 원(945만 달러)이 투입된다.
케냐 정부는 컨설팅 분야의 주관사업자 선정을 위해 작년 6월부터 한국 내에서 대학과 기업을 대상으로 경쟁 입찰을 진행해 왔다.
이후 약 4개월에 걸친 진행된 평가 끝에 주관기관인 KAIST가 교육을 맡고 삼우종합건축사사무소가 건축설계를, 선진엔지니어링이 감리를 각각 맡는 KAIST 컨소시엄이 우선협상대상자로 선정돼 케냐 정부와는 작년 11월 말 최종계약을 체결했다.
KAIST는 이날 열린 킥오프 미팅을 시작으로 ‘케냐 과학기술원’ 건립을 위한 본격적인 컨설팅 작업에 들어간다.
KAIST는 우선 올해부터 향후 36개월간 ▲기계공학·전기및전자공학·ICT 공학·화학공학·토목공학·농업생명공학 등 6개 핵심학과와 공통 기초과학 프로그램의 설계 ▲교육·실험 및 일반 기자재 공급계획 ▲산학 협력을 포함한 대학 경영계획 등의 분야에서 컨설팅을 수행할 계획이다.
〈사진설명: 케냐 과학기술원 조감도 〉
‘케냐 과학기술원’ 건립을 위한 컨설팅 사업은 KAIST의 교육·연구 혁신모델이 통째로 첫 수출되는 사례라는 점에서 국내뿐만 아니라 해외에서도 그 의미를 높이 평가하고 있다. 그간 중동이나 중국에 KAIST의 교육·연구관련 프로그램이 일부 수출된 적은 있지만 케냐와 같이 통째로 수출되는 건 이번이 처음이다.
1971년 개교이후 산업화 시대 우리나라 경제의 초고속 성장에 중요한 역할을 해 온 KAIST의 과학기술 교육은 사실 오래 전부터 세계 각국에서 벤치마킹 모델로 부각돼 왔다.
또 사우디아라비아·터키 등 중동 및 아프리카·중남미 각국으로부터 잇단‘러브콜’을 받는 등 새로운 고등교육서비스 수출모델이 될 조짐을 진즉부터 보여 왔다. 이 뿐만이 아니다. KAIST는 일본과학기술원(JAIST, 1990년 개교)과 홍콩과기대 및 싱가포르 난양공대(이상 1991년 개교)를 설립하는 롤 모델이 되기도 했다.
KAIST는 이밖에 지난 2010년 아랍에미리트(UAE) 칼리파대학(KU, Khalifa University of Science and Technology)에 원자력공학과 교육프로그램을 최초로 수출했다. 이어 2015년에는 중국 중경이공대에 전기및전자공학부와 전산학부의 교육시스템과 커리큘럼을 수출해 2017년부터 연간 10억 원 규모의 운영비 수입을 올리고 있다.
특히 작년 10월에는 사우디아라비아의 모하메드 빈 살만 왕세자가 미래의 공학 인재양성을 위해 2020년 6월 개교를 목표로 야심차게 설립을 추진 중인 MBSCSAI(Prince Mohammad Bin Salman College of Cyber Security, AI, and Advanced Technologies)와는 로봇공학 학사과정 설치를 지원하는 내용의 양해각서(MOU)를 체결했다.
MBSCSAI는 세계 최고 수준의 교육과정을 만들기 위해 해외 유수대학의 공학커리큘럼을 분석한 결과, 미국 스탠퍼드大와 카네기멜론大에 각각 전체적인 운영시스템과 사이버보안 교육과정의 설계를 의뢰했고 KAIST에는 로봇공학 교육과정의 설계를 의뢰한 것으로 알려졌다.
그러나 KAIST의 교육·연구프로그램과 건축설계 및 감리·건설회사(건설회사 선정은 컨설팅 기간 중 별도의 입찰로 진행 예정)를 패키지로 묶어 수출하는 사례는 이번 ‘케냐 과학기술원’프로젝트가 처음이다.
‘케냐 과학기술원’ 프로젝트는 특히 국내의 의료·과학기술을 중심으로 하는 고등교육서비스업과 건설업을 패키지로 엮은 새로운 ‘신성장 동력’ 창출을 통해 이를 중동과 아프리카·중남미·중앙아시아 등에 수출을 할 수 있는 가능성을 열었다는 점에서 국내외로부터 많은 관심과 주목을 받고 있다.
중동 각 국가는 과거 우리나라 건설 회사들이 현지에서 성실함과 믿음을 준 덕분에 깊은 신뢰감을 보이고 있다. 게다가 많은 개도국들이 KAIST 설립을 통해 과학기술을 집중적으로 가르쳐 초고속 성장을 이룬 한국을 앞 다퉈 벤치마킹 모델로 삼고 있기 때문에 고등교육 서비스와 건설업을 엮은 패키지 수출이 ‘수출 新한류’로 자리를 잡을 가능성은 매우 크다.
이밖에 ‘케냐 과학기술원’ 프로젝트는 과기정통부가 추진 중인 ‘과학기술 ODA 10대 선도 프로젝트’의 본격적인 출발을 알리는 신호탄이자 고경력 은퇴자나 경험이 필요한 젊은 과학자 등 국내의 우수한 과학기술 인력의 글로벌 활용은 물론 유휴 연구 장비의 활용을 높일 수 있다는 점에서도 주목을 받고 있다.
‘케냐 과학기술원’ 건립을 위한 컨설팅 분야 우선사업자 선정과 함께 이번 킥오프 미팅을 계기로 KAIST의 국제적 위상 또한 크게 오를 것으로 관계자들은 내다보고 있다.
KAIST는 1971년 미국 국제개발처(USAID)로부터 6백만 달러의 차관을 지원받아 설립된 지 48년 만에 ‘원조를 받아 설립된 대학에서 이제 원조에 참여하는 대학’으로 입지를 다질 정도로 고속성장을 거듭하고 있기 때문이다.
특히 KAIST가 주관사업자 선정단계부터 최종 계약과 킥오프 미팅에 이르기까지 ‘케냐 과학기술원’ 프로젝트 전 과정을 성공적으로 마무리함으로써 독자적인 교육·연구혁신 모델을 수출하는 세계 선도대학으로서의 역량과 가능성을 국제사회로부터 인정받고 과시하는 계기를 마련했다는 점은 높이 평가받을 만하다.
KAIST 발전모델의 제3 세계 확산은 지난 3월 발표한 ‘KAIST 비전 2031’의 5대 혁신분야 중 하나인 ‘국제화 혁신’과도 맞닿아 있다. 이 때문에
KAIST는 ‘케냐 과학기술원’ 프로젝트가 국내교육의 국제적 위상을 한층 더 높일 수 있는 계기이자 선례(先例)가 될 것으로 기대가 크다.
이는 신성철 총장이 13일 오전 나이로비대학에서 아미나 모하메드(Amb. Amina MOHAMED) 교육부 장관 등 케냐의 고위급 인사들이 참석한 가운데 이뤄진 ‘KAIST, A Crucial Engine for Rapid National Development’ 주제의 특별강연과 내외신 기자간담회를 통해 “대외 원조사업을 통해 설립된 지 반세기 만에 세계적 수준의 글로벌 선도대학으로 도약한 KAIST의 성공적인 발전모델을 개도국에 전수하게 됐다는 것만으로도 큰 의의가 있다”며 케냐 과학기술원 프로젝트에 대한 의미를 부여한 점에서도 엿볼 수 있다.
이어 신 총장이 “케냐 과학기술원이 첨단 과학기술을 선도하는 대학으로 성장할 수 있도록 충실한 지원을 통해 과학기술 기반 ODA 차관사업의 모범적인 성공 사례를 창출하고 케냐의 근대화에 KAIST가 기여함으로써 아프리카에서 대한민국 첨단 지식산업의 지경(地境)을 넓혀나갈 것”이라고 강조한 점을 볼 때 글로벌 혁신을 위한 앞으로의 KAIST의 행보가 더욱 가속화될 것으로 전문가들은 예상하고 있다.
2019.02.13
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제1회 지속가능한 스마트시티 생태계 심포지엄 개최
우리 대학이 세종특별자치시와 함께 12월 21일 KDI(한국개발연구원) 대회의실에서 ‘제1회 지속가능한 스마트시티 생태계 심포지엄’을 개최했다.
이번 심포지엄에서는 4차산업혁명 기술인 사물인터넷, 인공지능, 빅데이터를 활용한 지속가능한 스마트시티 생태계 구축 및 운영과 각 산업 영역에서 스마트시티의 문제와 해결 방향 모색, 지속가능한 개발의 비전‧정책이론‧제도‧기술‧BM에 대한 정보공유 및 비즈니스 교류의 장을 만들어 혁신생태계의 선진모델로 정착시키기 위한 의견이 논의됐다.
4차산업혁명위원회 산하 스마트시티 특별위원회 위원장인 김갑성 교수의 ‘스마트시티 국가전략과 추진방향’ 기조연설을 시작으로 ‘지속가능 발전을 위한 스마트시티 개발’, ‘미래도시 포럼’, ‘스마트시티 기술’ 세 개의 세션에 15명의 전문가들이 다양한 스마트시티 주제에 대해서 발표했다.
특히 글로벌하게 지속가능한 도시를 만들어 가기 위한 정책 트렌드 공유 및 협력 체계 구축을 위한 UN의 지속가능한 개발목표(SDGs, Sustainable Development Goal)와 스마트시티의 산업화를 위해 설립된 국제 스마트시티 연합(UTA, Urban Technology Alliance), 미래도시의 비전을 공유하는 글로벌 전문가 네트워크를 지향하는 미래도시 포럼과 함께 우리나라가 스마트시티 모델 도시로의 브랜드를 완성하고 발전해가는 리더로 발돋움하기 위한 전략이 심도깊게 논의됐다.
2018.12.21
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AI World Cup 2018 개최
우리 대학이 8월 20일부터 22일까지 사흘간 대전 본원 학술문화관(E9) 정근모홀에서 ‘AI World Cup(인공지능 월드컵) 2018 국제대회’를 개최한다. 인공지능 월드컵 분야에서는 세계 최초로 치러지는 국제대회다.
공과대학(학장 김종환) 주관으로 열리는 이번 대회에는 구글·미국 MIT大, 그리고 우리나라에서는 KAIST를 비롯해 서울대 등 인공지능 분야에서 최고의 기술력을 자랑하는 국내·외 대학 및 연구기관 소속 참가자들이 출전한다.
이를 위해 KAIST는 지난 4월 1일부터 참가팀을 모집했다. 우리나라를 포함해 미국, 브라질, 이란, 중국, 대만, 프랑스, 인도 등 총 12개국에서 모두 29개 팀이 출전해 AI 축구(23개 팀), AI 경기해설(4개 팀), AI 기자(2개 팀) 등 총 3개 종목으로 나눠 진행되며 각 종목별로 우승팀을 가린다.
우선 AI 축구는 Q-Learning(인공지능의 강화학습 방법) 등의 기술로 축구 전술을 학습한 5개의 인공지능 선수가 전·후반 각 5분간 사람의 조작 없이 상대 팀 골대에 골을 넣어 득점하는 방식으로 진행된다.
예선전은 대회 서버에서 자동으로 매칭(Matching)된 상대와 대결하는 롤링 업데이트(Rolling Update)형 토너먼트 방식으로 치러진다. 대회 이틀째인 21일에 본선경기를 거쳐 마지막 날인 22일에는 4강, 3-4위 결정전 및 결승전이 열린다.
최종 우승팀에게는 미화 10,000달러, 준우승 팀과 3위 팀에게는 각각 5,000달러와 2,000달러의 상금이 수여된다. KAIST는 22일 열리는 4강전 및 결승전을 일반인 및 청소년에게도 공개할 예정이다.
AI 경기해설 종목은 AI 축구의 경기영상을 인공지능이 분석하고 설명하는 분야다. 경기내용의 정확한 표현, 선수들의 움직임과 볼의 슈팅수에 따른 경기예측에 관한 해설 등이 주요 평가기준이다. 우승팀에게는 미화 5,000달러의 상금이 수여된다.
AI 기자 종목은 AI 축구 경기내용과 AI 해설을 바탕으로 인공지능이 기자대신 기사를 작성하는 분야다. 사실에 근거한 충실한 내용을 가장 충실하게 담아낸 팀을 선별해 우승팀에게 미화 5,000달러의 상금을 수여한다.
KAIST는 이와 함께 대회 마지막 날인 22일에는 이번 대회에 참여한 개발자들이 AI 경기를 구현해 낸 방법과 개발과정, 경기 전략내용 등을 소개하는 시간도 별도로 가질 예정이다.
특히 이번 대회기간 중에는 ‘국제 인공지능(AI) 기술 워크숍’이 동시에 개최된다. 스위스의 로봇 시뮬레이터 제작사인 사이버보틱스(Cyberbotics)사의 올리버 미첼(Olivier Michel) 대표와 미국 퍼듀大 컴퓨터정보기술학과 에릭 맷슨(Eric T. Matson) 교수 등 세계적으로 저명한 AI 전문가를 초빙해 AI의 기술적인 이해와 알고리즘 개발방법, 미래기술 전망 등 다루는 강연 및 패널 토론 등이 진행된다.
대회조직위원장인 KAIST 김종환 공과대학장은 “이번 대회는 KAIST가 AI기술을 선도하는 리더로서 AI 월드컵 소스코드를 공개해 누구나 쉽게 AI 기술을 습득하고 경험할 수 있는 기회를 제공한다는 점에서 큰 의미가 있다”고 말했다.
김 학장은 이어 “AI 월드컵을 통해 인공지능 알고리즘의 개발과 활용영역을 넓혀나가는 것뿐만 아니라 새로운 비즈니스 모델을 창출하는데 기여하는 게 이 대회를 개최하는 목적”이라고 덧붙였다.
한편 AI 월드컵 경기 및 기술워크숍은 일반인도 참관이 가능하며 8월 19일까지 대회 공식 홈페이지( http://aiworldcup.org )에서 신청이 가능하다.
2018.08.15
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조광현 교수, 섬유아세포 과활성 유발 분자피드백 회로 규명
〈 조 광 현 교수 〉
우리 대학 바이오및뇌공학과 조광현 교수 연구팀이 삼성병원 김석형 교수 연구팀과 공동연구를 통해 섬유증 및 암 악성화의 원인이 되는 섬유아세포 과활성을 유발하는 분자피드백 회로를 최초로 규명했다.
신동관 박사와 안수균 학생 등이 함께 참여한 이번 연구는 ‘네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)’ 8월 1일자 온라인 판에 게재됐다.
( https://www.nature.com/articles/s41467-018-05274-6 )
인간의 섬유아세포는 대부분의 정상조직에 비활성화된 상태로 존재하다가 상처회복을 위해 필요할 때 급진적으로 활성화된다. 하지만 이러한 급진적 활성화가 유발되는 원리는 아직 밝혀지지 않았다.
조광현 교수 연구팀은 삼성병원 김석형 교수팀과 공동연구를 통해 Twist1, Prrx1, TNC 분자들이 연쇄적으로 활성을 유발하는 양성피드백회로를 구성함으로서 그와 같은 급진적인 섬유아세포의 활성을 유발한다는 것을 분자생물학실험과 수학모델링, 컴퓨터시뮬레이션 분석, 그리고 동물실험과 임상데이터 분석을 통해 밝혔다.
활성화된 섬유아세포는 상처가 치유된 뒤 다시 비활성화된 상태로 전환돼야 하는데 이 때 피드백회로가 계속 작동하면 섬유증의 발생이나 암 악성화의 원인이 된다.
따라서 이번에 밝혀낸 Twist1-Prrx1-TNC 분자피드백회로는 섬유증과 암의 새로운 치료 타겟으로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
□ 그림 설명
그림1. 섬유아세포의 급진적 활성화를 유발하는 Twist1-Prrx1-TNC 분자피드백회로 규명 과정
그림2. 정상적인 섬유아세포의 활성화 조절과 피드백회로의 비가역적 활성화에 따른 비정상적인 섬유아세포 활성화 조절과정의 비교
2018.08.10
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AST 홀딩스, 발전기금 1억 원 약정
〈 신 성 철 총장, 서 해 규 대표이사 〉
우리 대학이 27일 오후 3시 본관 총장실에서 AST홀딩스 서해규 대표이사를 비롯해 신성철 총장, 김영걸 발전재단 상임이사, 우운택 증강현실연구센터장 등이 참여한 가운데 발전기금 약정식을 진행했다.
AST 홀딩스는 4차 산업혁명을 이끌어갈 증강현실 전문가 양성을 위해 우리 대학에 발전기금 1억 원을 약정했다.
AST홀딩스의 발전기금은 미래 도시에 필요한 지능형 증강현실기술 전문가 양성을 위해 사용될 예정이며 별도 연구프로젝트 지원을 통해 스마트 도시 생활에 필요한 증강현실 기술개발 프로젝트를 공동으로 진행할 계획이다.
1997년 설립된 ㈜AST홀딩스는 가상증강현실 콘텐츠 전문 개발 회사로 삼성전자, 기아자동차 등의 기업과 함께 다양한 디지털 콘텐츠를 제작하고 가상증강현실 기술을 활용한 솔루션 개발 사업을 수행하고 있다.
IT융합연구소 산하 증강현실연구센터는 가상증강현실 분야의 중장기 연구 개발을 통해 우수 연구 인력을 양성하고 핵심요소 기술을 축적해 관련 연구의 확산과 활용에 기여하고 있다.
특히 증강현실연구센터의 멤버십 산학연 파트너십 제도는 산학공동연구의 새로운 기준을 제시한다. 기업은 실무자를 파견해 최신 연구 기술 역량을 확보하고 연구센터는 산업계의 수요를 바탕으로 한 연구 기술 적용 역량을 강화한다.
파트너십 기금을 통해 증강현실연구센터는 신진 연구자들에게 안정적인 연구 환경을 제공하고 해외 우수 연구 인력의 국내 유입을 추진해 전 세계 가상증강 현실 분야를 선도할 열린 산학연 플랫폼의 새 모델이 될 것으로 기대된다.
서해규 AST홀딩스 대표이사는 “KAIST 증강현실연구센터의 파트너십 제도와 산학협력 연구를 통해 4차 산업의 핵심 기술인 가상, 증강현실 기반 미래 도시 플랫폼 연구를 선도해 나가고자 한다”며 “기업의 수요에 맞는 맞춤형 연구를 통해 중소기업의 핵심 연구, 개발 인력 및 기초 기술 확보를 통해 기업과 KAIST의 상생 모델이 만들어질 수 있게 되기를 기대한다”고 밝혔다.
신성철 총장은 “4차 산업 혁명을 선도하고 있는 KAIST에 의미 있는 기부금으로 활용하겠다”며 “국내외 우수 연구 인력을 공동 활용해 모범적인 산학연 협력 모델을 만들어 나갈 수 있도록 적극 지원하겠다”고 말했다.
2018.06.28
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이해신 교수, 와인성분 통해 심장에 정맥주사로 약물 전달 기술 개발
〈 이 해 신 교수 〉
우리 대학 화학과 이해신 교수 연구팀이 와인의 떫은맛을 내는 성분인 탄닌산(tannic acid)을 이용해 간단한 정맥주사만으로도 약물을 심장 조직에 전달할 수 있는 기술을 개발했다.
연구팀은 탄닌산을 단백질, 펩타이드 등의 약물과 혼합시켜 입자화 하는 방법을 통해 심장조직을 표적할 수 있음을 규명했다. 연구팀의 심장 질환의 효율적 치료를 위한 표적화 약물전달 기술은 단백질 기반의 다양한 신약에 적용 가능할 것으로 기대된다.
안전성평가연구소의 예측모델 연구센터 김기석 박사 연구팀과 공동으로 수행된 이번 연구는 네이처 자매지 ‘네이처 바이오메디컬 엔지니어링(Nature Biomedical Engineering)’ 4월 30일자 온라인 판에 게재됐다.
심장은 인체 내 가장 중요한 기관으로 분당 60~100회의 박동을 하는 동안 약 5리터의 혈액을 뇌를 포함한 전신에 공급하는 역할을 한다. 심장은 심근이라는 근육을 이용해 끊임없이 박동하는 운동성이 높은 기관이다.
심장 및 관련 혈관 질병을 심혈관계-순환계 질환이라고 하는데 이는 우리나라 사망 원인 2위를 차지한다. 고혈압, 당뇨, 고지혈증, 흡연, 비만 등 현대인의 불규칙한 식습관 및 생활습관으로 인해 나타날 수 있다. 대표적으로 심장으로 가는 관상동맥이나 미세한 혈류들이 좁아져 산소 및 영양분 공급이 원활하지 못해 발생하는 심근경색이 있다.
많은 연구자들이 심혈관계 질환 극복을 위한 화학약물요법이나 치료용 단백질 등을 개발하고 있다. 그러나 여전히 직접적인 수술, 카테터 및 스텐트 삽입 등에 의존하고 있으며 일반 정맥주사로 개발된 약물을 심장에 효율적으로 전달하는 기술은 개발되지 않았다.
심장의 강한 운동성으로 인해 정맥으로 주사된 약물이 순환하는 동안 심장으로의 전달 효율이 급격하게 저하되기 때문이다.
문제 해결을 위해 연구팀은 과일 껍질, 견과류, 카카오, 와인 등에 다량으로 존재하는 탄닌산이라는 물질을 이용했다. 탄닌산은 와인의 떫은맛을 내는 폴리페놀 분자의 일종으로 혀에 존재하는 점막 단백질과 결합해 떫은맛을 낸다고 알려져 있다.
연구팀은 탄닌산과 단백질 사이의 강한 분자 간 결합력을 이용해 치료용 단백질, 유전자 전달체인 바이러스 또는 기능성 펩타이드 약물 등을 간단하게 섞어주는 방법으로 입자화에 성공했다. 그리고 이를 주사했을 때 심장을 표적화할 수 있다는 사실을 발견했다.
탄닌산을 이용한 단백질 입자화 기술의 원리는 일종의 ‘분자 수준에서의 코팅’ 기술이다. 입자화된 단백질 복합체 표면에 코팅된 탄닌산이 심장의 기능을 유지하기 위해 밀집돼 있는 엘라스틴 및 콜라겐 단백질과 부가적으로 강한 상호작용을 하며 심장 조직에 부착된 상태로 오랜 시간 머무는 심장 표적화 기술이다.
이러한 탄닌산-단백질 복합체는 단백질만을 주사했을 때와 비교하면 5일 이상 장기적으로 혈관 내에서 순환됨을 확인했다.
이 교수 연구팀은 예전부터 탄닌산을 비롯한 접착성, 코팅성을 갖는 다양한 폴리페놀 재료를 응용해 의료용 생체 재료를 개발해 왔다. 실제로 심근경색 동물 모델에 탄닌산과 섬유아세포 증식인자를 섞어서 만든 약품을 주입하고 4주가 지난 뒤 심근경색이 일어난 크기가 감소했을 뿐 아니라 좌심실 압력 및 심박출량 등이 정상에 가깝게 호전되는 것을 확인했다.
이해신 교수는 “지금까지 심장질환 관련한 많은 약물들이 개발됐음에도 불구하고 상대적으로 약물을 심장에 효율적으로 전달하는 방법은 개발되지 않았다”며 “이번 기술은 기존 약물들을 새롭게 공식화해 개량신약으로 만들 수 있는 원천기술이다”고 말했다.
이번 연구는 연구재단 중견연구자 도약연구, 보건복지부 암정복프로그램, 산업통상자원부의 바이오산업핵심기술개발사업의 지원을 받아 수행됐다.
□ 그림 설명
그림1. 탄닌산으로 제조한 단백질 복합체가 심장 조직에 전달되는 모식도
그림2. 바이러스 유전자 발현 효율 및 치료기능성을 보여주는 연구결과
2018.05.16
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순천시와 4차 산업혁명 플랫폼 구축을 위한 업무협약 체결
순천시와 우리대학이 국내 중소기업의 4차 산업혁명 대응을 돕기 위해 서로 손을 잡았다. 순천시(시장 조충훈)와 우리대학은 10일 오전 대전 KAIST 본관 2층 총장실에서 ‘중소기업 4차 산업혁명 플랫폼 구축을 위한 업무협약’을 맺고 플랫폼 구축과 실행, 관련 연구 진행 등을 공동 추진하기로 했다.
순천시와 우리대학이 공동 추진키로 한 ‘중소기업 4차 산업혁명 플랫폼’은 노후화된 기존 산업단지에 입주한 중소기업이 4차 산업혁명에 적응할 수 있도록 우리대학이 보유하고 있는 4차 산업혁명 관련 각종 첨단기술과 노하우를 보급하는 사업이다. 협약체결에 따라 우리대학은 우선 순천시의 산업단지에 4차 산업혁명 플랫폼을 구축하고 단지 내 입주기업 가운데 4차 산업혁명 기술적용이 가능한 중소·중견기업을 선정할 계획이다. 우리대학은 이후 이들 기업에 연구원을 파견해 기업별 스마트화(化) 모델 발굴과 함께 4차 산업관련 전문 인력양성도 공동 추진할 계획이다.
순천시와 우리대학은 본격적인 플랫폼 구축에 앞서 일자리 창출을 위해 일선 기업들이 필요로 하는 기술에 대한 사전조사와 분석, 교육 프로그램 개발 등 기술교류는 물론 공동사업 개발·추진 등을 통해 지역협력을 강화하기로 했다. 우리대학은 또 전통산업이 집중돼 있는 순천시 산업단지 내 입주기업 가운데 4차 산업혁명 관련기술 적용이 가능한 기업을 선정해 집중 지원·육성함으로써 성공모델을 조기구축하고, 이를 점차 전국으로 확대하는 등 한국형 4차 산업혁명의 성공적인 정착과 확산을 위해서도 상호 긴밀히 협력하기로 했다.
한편 이날 업무협약 체결식에는 우리대학에서는 신성철 총장을 비롯, 김수현 대외부총장·김정호 연구처장이, 그리고 순천시에서는 조충훈 시장과 강영선 경제관광국장·이기정 투자유치과장 등 10여명이 참석했다.
(사진설명) 조충훈 순천시장(사진 왼쪽)과 신성철 KAIST 총장이 10일 오전 대전 KAIST 본관 2층 총장실에서 ‘중소기업 4차 산업혁명 플랫폼 구축을 위한 업무협약’을 체결한 후 기념촬영을 하고 있다.
2017.07.10
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