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에티오피아 장관, KAIST서 4년 연구 끝에 박사학위 취득
올해 지천명(知天命·50세)의 나이를 맞은 에티오피아의 현직 장관이 우리 대학에서 박사학위를 취득해 화제가 되고 있다. 기술경영학부 글로벌IT기술대학원에서 지난 8월 박사학위를 취득한 메쿠리아 테클레마리암(Mekuria Teklemariam) 에티오피아 국무총리자문 장관이 그 주인공이다.
메쿠리아 장관은 2016년 9월 KAIST에서 박사과정 첫 학기를 시작한 지 4년만인 지난 8월 경영학박사 학위를 취득했다.
메쿠리아 장관은 "한국은 지난 수십 년간 정치·경제를 포함한 모든 분야에서 눈부신 발전을 이뤄낸 나라ˮ라면서 "에티오피아의 발전을 위해 성공사례를 보유한 국가의 성장 원동력을 학문적으로 연구해보고 싶었다ˮ라고 유학 배경을 밝혔다.
40세에 도시개발주택부 장관으로 취임해 에티오피아 역사상 최연소 장관이라는 기록을 세운 메쿠리아 장관은 6년의 재임 기간에 신도시·스마트시티 개발, 토지관리, 주택개발 등의 정책을 수립하고 집행하며 에티오피아의 경제 개발을 이끌어왔다.
그러나 그는 자신의 행보에 만족하지 못했다. 외적으로는 여러 가지 성취를 거뒀지만 비슷한 일들을 거듭하다 보니 행정가가 지녀야 할 능력이 정체된다는 고민이 커졌기 때문이다.
학업에 대한 결심을 굳힌 뒤 정부에 사임 의사를 밝혔지만, 국무총리는 현직에 남아 달라고 당부하며 한 가지를 물어왔다. '유학 가려는 이유가 개인의 이력을 위한 것인지 나라를 위한 것인지'를 확인하는 질문이었다.
국무총리의 말은 메쿠리아 장관의 한국행을 결심하는 계기가 됐다. 영국의 개방대학이나 미국 MIT의 최고위 과정을 선택하면 비교적 짧은 시간을 투자해 수월하게 공부할 수 있다는 장점이 있었다. 그러나 최빈국에서 강대국으로 성장한 한국의 사례를 연구하는 것이야말로 자국 발전에 기여하고 싶다는 목적에 가장 부합하는 선택이라고 결론 내린 것이다.
이후, 메쿠리아 장관은 KAIST에 지원했다. 과학기술 분야의 전문성, 탁월한 연구성과, 국제화에 특화된 대학원 과정 등 모든 면에서 학업을 이어가기 가장 좋은 환경이 마련돼 있었기 때문이다.
6개월여의 준비 끝에 2015년 KAIST 대학원에 합격했지만 메쿠리아 장관은 한국 땅을 밟지 못했다. 사임 의사가 또다시 반려된 탓이었다. 그러나 그는 포기하지 않았다. 일단 휴학을 신청한 뒤 지도교수인 기술경영학부 권영선 교수와 함께 계속해서 정부를 설득해나갔다.
메쿠리아 장관의 의지를 확인한 에티오피아 정부는 9인으로 구성된 위원회를 열어 그의 유학에 관한 투표를 진행했다. 다수의 위원이 국가 발전을 위해 학업을 선택한 그의 결정에 지지를 보냈고 도시개발주택부 장관에서 국무총리자문 장관으로 직위를 변경한 끝에 유학길에 오를 수 있었다.
2016년 가을부터 한국 생활을 시작한 메쿠리아 장관은 지난 4년간 학업에 매진했다. 정보격차 해소가 경제성장과 부패통제에 미치는 영향·개발도상국의 초고속인터넷 보급 및 확산정책 등의 주제를 연구해 국내외 학회에서 발표했다.
특히, 정보통신산업진흥원(NIPA)·과학기술정책연구원(STEPI) 등과의 협업 연구를 진행해 글로벌IT기술대학원에서 수여하는 우수 협력연구상을 2018년에 두 차례 수상했다. 또한, 졸업논문 연구로 수행한 '단계별 맞춤형 모바일 초고속인터넷 확산 정책'에 관한 논문은 정보통신 분야의 최우수 국제학술지에 속하는 SSCI 저널인 텔레커뮤니케이션즈 폴리시(Telecommunications Policy)에 지난 8월 졸업에 앞서 게재됐다.
광대역 통신망을 갖춘 국가들의 효과적인 정보통신 정책을 분석해 개발도상국에 맞춤형 정책을 제안하는 계량적 정책 연구를 성공적으로 완수한 결과다.
이런 성과들을 바탕으로 메쿠리아 장관은 글로벌IT기술대학원의 최우수 졸업생이란 영예와 함께 지난달 13일 박사학위를 취득했다.
"내 결정이 옳았다. 기대한 것보다 더 많이 배우고 간다ˮ고 소감을 밝힌 메쿠리아 장관은 "학업은 물론 주변 사람들과의 관계 속에서 얻는 가치들로 인해 더없이 즐겁고 행복한 시간이었다ˮ라고 말했다.
지난달 18일 신성철 총장을 접견한 메쿠리아 장관은 "지난 4년간 직접 경험한 KAIST의 연구·행정·산학협력 등을 벤치마킹해 에티오피아 과학기술대학의 경쟁력 향상에 일조하고 싶다ˮ는 뜻을 전달했다. 신 총장은 "국가 발전에 기여한 KAIST의 지식과 경험이 에티오피아 과학기술원 혁신과 양국의 교류 확대를 위해 유용하게 활용될 수 있는 협력 방안을 모색하자ˮ고 화답했다.
에티오피아에 적용해보고 싶은 한국의 정책 사례로 새마을 운동, 누구나 손쉽게 인터넷에 접근할 수 있는 인프라 구축, 장년층을 대상으로 하는 IT 활용기술 교육프로그램 등을 꼽은 메쿠리아 장관은 오는 12일 본국으로 돌아간다.
그는 "어느 자리에 있든 자신의 몫을 다 하기 위해 노력하는 것은 물론 말에서 그치는 것이 아니라 행동으로 실천하고 한국인들의 모습을 인상 깊게 지켜봤다ˮ라고 전하며 "한국과 KAIST에서 배운 것들을 에티오피아에 적용하고 실천하겠다ˮ라고 밝혔다.
2020.09.08
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2020년 학위수여식, 개교 이래 최초 온라인 중계 방식으로 개최
우리 대학이 28일(금) 오후 2시부터 2020년도 학위수여식을 개최했다. 지난 2월에 열릴 예정이었으나 코로나19의 폭발적인 확산으로 잠정 연기한 지 6개월 만이다.
올 학위수여식에서는 박사 721명, 석사 1천399명, 학사 726명 등 총 2천846명이 학위를 받는다. 이로써 KAIST는 지난 1971년 설립 이래 박사 1만3천750명을 포함해 석사 3만4천182명, 학사 1만8천744명 등 총 6만6천676명의 고급 과학기술 인력을 배출하게 된다.
KAIST는 코로나19의 확산으로 그간 미뤄 온 학위수여식을 1971년 개교 이래 최초로 온택트 방식으로 치르기로 결정했다. 대신 감염 확산 방지를 위해 참석자 수를 졸업생 대표 67명을 포함해 주요 보직교수와 진행 요원 등 110여 명 규모로 참석 인원을 최소화했다.
또한, 사회적 거리두기 2단계 조치사항을 철저하게 준수해 학위수여식 행사장을 대전 본원 대강당과 창의학습관 터만홀, 학술문화관 정근모 콘퍼런스홀 등 3곳으로 분산, 개최한다. 행사장마다 50인 이하로 입실한 인원은 적정 거리를 유지한 상태에서 학위수여식에 참여한다.
각 행사장은 온라인 화상회의 플랫폼인 줌(ZOOM)으로 연결해 식순을 진행하며, 전체 현장은 학교 공식 유튜브 채널을 통해 생중계된다. KAIST는 특히 방역지침 준수를 위해 행사장에 열화상 카메라를 설치하고 안전관리 담당자를 지정해 입장객의 발열 및 소독 상태를 점검하고 이동 시 2m 이상의 거리를 유지할 수 있도록 관리키로 했다. 학생지원팀 관계자는 "행사 전후로 실내·외 방역 소독을 하고 참석자를 위해 사전 교육을 진행하는 등 코로나19 감염 예방에 최선을 다할 방침ˮ이라고 강조했다.
올해 학사과정 수석 졸업의 영광은 이건용(24세·생명화학공학과) 씨가 차지해 과학기술정보통신부 장관상을 받는다. 이사장상은 노희광(25세·화학과) 씨, 총장상은 홍재민(22세·전산학부) 씨, 동문회장상과 발전재단이사장상은 김동현(23세·기계공학과) 씨와 마동현(23세·생명과학과) 씨가 각각 수상한다.
기계공학부 강윤정(38) 씨는 영상을 통해 졸업생 대표 연설을 맡았다. 2000년 학부생으로 입학한 뒤 20년 만에 박사 학위를 받은 강 씨는 "졸업생 대표로 연설을 하게 된 것은 그 누구보다도 많이 실패하고, 좌절했지만, 결국 그 시련을 극복해 냈기 때문일 것ˮ이라면서 "어찌 보면 저는 단 한 번도 실패하지 않았었고, 지금의 저를 완성하기 위한 과정을 보내고 있었던 것ˮ이라는 진솔한 경험담을 전했다. 강 씨는 박사 후 과정을 위해 지난 4월부터 미국 노스웨스턴대학(Northwestern University)에서 연구를 수행 중이다.
한편, KAIST는 이번 학위수여식에서 김영훈 대성그룹 회장에게 명예과학기술학 박사학위를 수여한다. 김 회장은 기업가로서 세계 에너지 문제 해결에 앞장선 인물로 변방에 머물러있던 국내 에너지산업 분야를 세계무대의 중심으로 부상시킨 공로를 인정받았다. 경기고와 서울대 법대를 졸업한 김 회장은 미국 미시건대에서 경영학·법학 석사, 하버드대에서 신학석사 학위를 각각 취득했다. 이후, 1988년부터 대성그룹에 재직하며 기획조정실장, 대성산업 사장을 거쳐 2000년 그룹 회장으로 취임했다.
또한, 한국인으로서는 최초로 세계 최대 민간 에너지 기구인 세계에너지협의회(WEC)의 부회장(2005년), 공동회장(2013년), 회장(2016년)에 잇따라 선출돼 작년까지 글로벌 에너지 정책을 이끄는 리더로 활약해왔다. 특히, 2013년에는 `에너지 분야의 올림픽'으로 불리는 세계에너지총회(World Energy Congress)를 국내에 유치하고 대구총회를 성공적으로 개최함으로써 우리나라 위상을 높이는 일에 기여했다. 이 외에도, APEC 기업인자문회의(ABAC) 위원, `제7차 세계물포럼' 조직위원회 공동위원장 등을 역임했으며, 현재는 미세먼지 감축 등을 목적으로 하는 국가기후환경회의(위원장 반기문) 산업계 위원으로 활발히 활동 중이다.
이밖에 올 학위수여식의 화제의 인물로는 36개월의 재학 기간 중 총 26편의 논문을 주요 저널에 게재하고 국제 학술대회에서 발표해 박사 학위를 받는 권현(33세·전산학부) 소령(진)이 꼽힌다. 육군 위탁 교육생으로 지난 2017년 전산학부 박사과정에 입학한 권 소령(진)은 인공지능·뉴럴 네트워크·회피공격:적대적 샘플 등을 포괄하는 머신러닝 사이버 보안과 침입감내 시스템을 주로 다루는 시스템 보안 분야를 연구했다.
박사과정 재학 기간 중 12편의 주 저자 논문을 포함해 총 14편의 SCI(E)급 논문 출판한 데 이어 미국 군사 분야 학회인 `밀컴(Milcom 2018)'·컴퓨터 보안 분야 학회인 `ACM CCS(ACM Conference on Computer and Communications Security) 2019' 등 세계적으로 손꼽히는 학술대회에서도 12편의 논문을 발표했다.
권 소령(진)은 "아침에 일어나면 식사 후 곧장 출근해서 종일 연구실에서 시간을 보낸 뒤 자정이 넘겨 기숙사에 돌아온 뒤 잠이 드는 그야말로 `좀비'처럼 연구하는 생활을 반복했다ˮ고 말했다. 그는 10여 년간 군인으로 살아오며 몸에 밴 규칙적인 생활 습관과 야전에서 작전을 수행하듯 단기 목표를 정해 달성 정도를 점검하는 연구 방식이 짧은 기간에 탁월한 성과를 연이어 배출하게 하는 원동력이 됐다고 덧붙였다.
석사와 박사 학위를 모두 KAIST에서 취득한 권 소령(진)은 보안 분야 연구에 관한 국내 최고의 교수진들과 `군 위탁생 선수 교육 프로그램' 등 국방부와의 다양한 업무 협정을 바탕으로 마련된 체계적인 교육 환경을 학교의 장점으로 꼽았다. 그는 군 위탁생 최초로 2018년 네이버 박사 펠로우십 어워드·2020년 KAIST 박사학위 우수논문상 등을 수상하고 25개 SCI(E)급 저널지의 심사위원으로 참여하는 등 관련 연구 분야에서 활발한 활동을 벌였으며, 올 2월 박사과정을 마무리한 뒤 8월 현재 육군사관학교 전자공학과 조교수로 재직 중이다.
"KAIST에서 보낸 박사과정 3년은 원 없이 연구하고 하고 싶었던 것들을 다 마음껏 해볼 수 있어서 감사한 시간이었다ˮ고 소감을 밝힌 권 소령(진)은 "앞으로 의료 데이터를 이용한 보안 문제 연구나 최신 딥러닝 모델에 대한 보안 취약점 분야 등을 계속 탐구해 대한민국의 사이버 안보 강화는 물론 연구자로서 개척할 수 있는 학문의 영역을 확장해나가고 싶다ˮ고 밝혔다.
회사의 학술연수 프로그램을 통해 KAIST에서 수학한 석사 졸업생인 김정훈 씨(40세·전기및전자공학부)도 화제의 졸업생으로 꼽힌다. 삼성전자 무선사업부에 근무하던 김정훈 씨는 2017년 봄 만삭의 몸으로 석사과정에 합격했다. 휴대전화 화질개발·평가 분야 책임연구원으로 근무했던 김 씨는 사내 전문 조직에서 제안하는 부품 및 알고리즘 기술을 선별하는 능력을 보다 전문적으로 개발하기 위해 진학을 결심했다.
출산 후 2개월이 지나지 않은 시기에 남편과 갓 태어난 아이를 신혼집에 남겨둔 채 학교 기숙사로 거처를 옮기면서도 `KAIST가 공부하기 가장 좋은 곳'이라는 각오를 다지며 학업을 시작했다. 그러나 산후조리가 덜 끝난 몸 상태로 연구실을 오가는 생활은 쉽지 않았다. 결국 휴학을 선택한 김 씨는 "원하는 만큼 몸이 따라주지 않는 상태에서 온갖 복잡한 감정들이 올라와 눈물을 흘리며 기숙사를 퇴사하는데, 배웅하던 사감 선생님이 출산과 육아 문제로 떠나는 제 사정을 공감하며 같이 울어주셨다ˮ고 당시를 회상했다.
휴학 후 아이 이유식을 먹이는 동안에도 전공 관련 책을 펼쳐놓고 보았다는 김 씨는 이듬해 봄 다시 한번 학업에 도전하기 위해 학교로 돌아왔다. 석사과정 초기에 20년 전에 배운 미적분이 기억나지 않아 곤혹스러웠을 때는 15살이나 나이 어린 연구실 동료로부터 도움을 받았고, 가족이 있는 수원과 학교가 있는 대전을 한 주도 빠짐없이 오가는 일상이 힘에 부칠 때는 대학원생 기혼자 자치회에서 상담을 받기도 했다.
"매일 밤 서로의 일과를 나누며 든든한 지지를 주고받은 기숙사 룸메이트를 포함해 캠퍼스 안에서 받았던 크고 작은 도움과 격려에 힘입어 석사 학위 과정을 무사히 마칠 수 있었다ˮ고 말했다. 학위 과정 동안 딥러닝을 이용한 화질 개선 분야 연구에 매진해 주 저자로 참여한 논문을 관련 분야 해외 학회(IS&T International Symposium on Electronic Imaging 2020)에서 발표하는 기회도 얻었다.
김 씨는 "디스플레이 기술은 화학, 전자, 기계 등 공학적인 요소를 바탕으로 사람의 눈을 모방하는 생체학과 인지 영역을 다루는 뇌공학, 더 나아가 이를 위한 심리학적인 요소도 함께 고려해야 하는 재미있는 분야ˮ라고 설명했다. 그는 이어, "전공 공부를 하는 과정에서 실무 현장에서 경험했던 문제들의 원인과 해결법을 발견할 수 있었다ˮ면서 산업계와 학계가 유기적으로 연결되어야 하는 이유도 강조했다.
김 씨는 지난 3월 수석 연구원으로 현업에 복귀한 뒤 딥러닝을 이용한 휴대전화 디스플레이 신기능을 연구하고 있다. "묵묵히 기다려준 남편과 아이, 집안일은 아무것도 걱정하지 말고 공부만 하라며 양육을 도맡아주신 양가 부모님 덕분에 좋은 성과를 거두며 학위를 취득하게 되었다ˮ고 졸업 소감을 밝혔다. 이어, "도움을 받던 입장에서 도움을 줄 수 있는 자리로 돌아온 것이 가장 기쁘다ˮ면서 "캠퍼스에서 고군분투하던 저에게 주저하지 않고 손을 내밀어준 연구실 동료들과 교수님, 지인들에게 보탬이 되는 일을 하고 싶다ˮ고 고마움을 표시했다.
한편 신성철 총장은 식사를 통해 "새로운 직장에서, 혹은 진학한 대학원에서 도전(Challenging)과 창의(Creating)와 배려(Caring)의 `C3'정신을 실천하고 발현하며 국민의 기대에 부응하는 것이야말로 KAIST 졸업생들에게 부여된 시대적 소명ˮ이라는 메시지를 전하며 졸업생들을 격려했다.
2020.08.28
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이병주 교수, 영화 속 남녀 캐릭터 묘사 편향성 분석
<이병주 교수>
KAIST(총장 신성철) 문화기술대학원 이병주 교수 연구팀이 컴퓨터 비전 기술을 통해 상업 영화에서 남성과 여성 성별 간 캐릭터 묘사의 편향성을 정량적으로 분석하는 데 성공했다.
장지윤, 이상윤 석사과정이 주도한 이번 연구 결과는 소셜 컴퓨팅 분야 최고 권위 학회인 ‘컴퓨터 기반 협업 및 소셜 컴퓨팅 학회(CSCW, Computer-Supported Cooperative Work and Social Computing)’ 11월 11일 자로 발표될 예정이다. (논문명: Quantification of Gender Representation Bias in Commercial Films based on Image Analysis)
최근 영화가 다루는 소재와 연출 방식이 사람들의 성 의식에 어떤 영향을 미치는지에 대한 논의가 활발하게 진행되고 있다. 할리우드 역시 영화의 묘사가 관객에게 미치는 영향에 관한 연구를 진행해 적극적으로 제작에 반영하고 있다. 근래 개봉한 할리우드 영화에서도 다양한 젠더와 인종의 등장을 쉽게 발견할 수 있지만 우리나라는 관련 연구가 부족한 상황이다.
일반적으로 영화에서는 여성 캐릭터의 성별 묘사 편향성을 벡델 테스트(Bechdel Test)를 통해 평가하고 있다. 벡델 테스트는 미국의 여성 만화가 앨리슨 벡델(Alison Bechdel)이 고안한 개념으로 균형적인 성별 묘사를 위한 최소한의 요소가 영화에 반영돼 있는지를 판단하는 지표이다. 벡델 테스트에 통과하기 위해서는 ▲영화에 이름을 가진 여성 캐릭터가 두 명 이상 등장하며 ▲그 여성들이 서로 대화를 나누고 ▲여성 캐릭터들의 대화 주제가 남성 캐릭터와 관련이 없어야 한다는 조건을 갖춰야 한다.
그러나 벡델 테스트는 여성 캐릭터의 대사만으로 판별하기 때문에 캐릭터의 시각적인 묘사를 고려할 수 없으며 여성 캐릭터 혼자 극을 이끄는 영화들에 적용이 어렵다.
또한, 여성 캐릭터만을 평가하기 때문에 상대적으로 남성 캐릭터와 어느 정도 차이가 있는지를 알 수 없으며, 테스트에 통과하거나 하지 못하는 이분법적 잣대만을 제공하기 때문에 성별 묘사가 가질 수 있는 다양한 스펙트럼을 충분히 대변하기 어렵다. 그리고 평가자가 영화를 보고 주관적으로 판단하기 때문에 오류 발생 가능성이 있다.
이병주 교수 연구팀은 영화의 시간적, 시각적 특성을 반영해 성별 묘사 편향성을 측정하기 위해 이미지 분석 시스템을 도입했다. 효과적 분석을 위해 24프레임(fps) 영화를 3프레임으로 다운 샘플링한 뒤, 마이크로소프트(Microsoft)의 얼굴 감지 기술(Face API)로 영화 캐릭터의 젠더, 감정, 나이, 크기, 위치 등을 확인했다. 그리고 사물 감지 기술(YOLO 9000)로 영화 캐릭터와 함께 등장한 사물의 종류와 위치를 확인했다.
연구팀은 2017년과 2018년 개봉한 할리우드 영화와 우리나라 영화 40편을 대상으로 이미지 분석 시스템을 통해 여덟 가지 새로운 지표들을 제시하고 분석해 상업 영화 내에서의 성별 묘사의 편향성을 밝혀냈다.
여기서 여덟 가지 지표란 과거 다양한 매체들을 대상으로 이뤄진 성별 묘사 편향성에 관한 연구 결과에 기반해 영화 내 편향성을 판별할 수 있는 정량적 지표로 ▲감정적 다양성(Emotional Diversity) ▲공간적 역동성(Spatial Staticity) ▲공간적 점유도(Spatial Occupancy) ▲시간적 점유도(Temporal Occupancy) ▲평균 연령(Mean Age) ▲지적 이미지(Intellectual Image) ▲외양 강조도(Emphasis on Appearance) ▲주변 물체의 빈도와 종류(Type and Frequency of Surrounding Objects)를 연구팀은 제시했다.
연구팀은 벡델 테스트(Bechdel Test) 통과 여부를 막론하고 여덟 가지 지표를 통해 영화 대부분이 여성을 편향적으로 묘사하고 있음을 정량적으로 밝혀냈다.
감정적 다양성(Emotional Diversity) 지표에 따르면 여성 캐릭터는 남성 캐릭터에 비해 더 획일화된 감정표현을 보였다. 특히 여성 캐릭터는 슬픔, 공포, 놀람 등의 수동적인 감정을 더 표현하는 반면, 남성 캐릭터는 분노, 싫음 등의 능동적인 감정을 더 표현했다.
주변 물체의 빈도와 종류(Type and Frequency of Surrounding Objects) 지표에 따르면 여성 캐릭터가 자동차와 함께 나오는 비율은 남성 캐릭터 대비 55.7%밖에 되지 않았던 반면, 가구와 함께 나오는 비율은 123.9%를 보였다.
여성 캐릭터의 시간적 점유도(Temporal Occupancy)는 남성 캐릭터 대비 56% 정도로 낮았으며, 평균 연령(Mean Age)은 79.1% 정도로 어리게 나왔다. 특히 앞서 언급한 두 지표는 우리나라 영화에서 두드러지게 관찰됐다.
이병주 교수는 “우리나라에선 1인당 연간 평균 영화관람 횟수가 4.25회에 이를 정도로 많은 사람이 영화를 즐겨보는데, 이는 영화라는 매체가 우리나라 대중들의 잠재의식에 큰 영향력을 행사할 수 있음을 뜻한다”라며 “따라서 영화 내 묘사가 관객들의 생각에 미치는 영향에 관한 연구가 보다 활발하게 진행돼야 하며, 이를 바탕으로 영화는 더욱 신중하게 제작돼야 한다”라고 말했다.
이 연구는 KAIST 인문사회융합과학대학에서 추진한 석박사모험연구과제의 지원을 받아 수행됐다.
□ 그림 설명
그림 1. 이미지 분석 시스템
그림 2. 연구진이 분석 영화 40편
그림 3. 캐릭터 성별에 따른 안경 착용률 및 연관 물체의 종류
2019.10.14
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서성배 교수, 스트레스 세포(CRF 세포) 변화 초 단위 관찰 성공
〈 서성배 교수 〉
우리 대학 생명과학과 서성배 교수 연구팀이 스트레스에 따른 몸의 반응을 조절하는 일명 부신피질 자극 호르몬 방출인자, 일명 ‘스트레스 세포 (CRF 세포)’의 새로운 역할을 밝혀냈다.
연구팀은 부정적 판단을 유도하는 외부 자극이 발생할 때 CRF 세포가 활성화되고 반대로 긍정적인 외부자극을 줄 때 억제되는 현상을 초 단위로 측정하는 데 성공함으로써 기존보다 확대된 CRF 세포의 역할이 있다는 사실을 밝혔다.
이는 동물의 본능적 감정 판단에 대한 실마리가 될 수 있는 결과로, 우울증이나 불안장애, 외상후 스트레스 장애 등의 치료제 개발에 새로운 단서를 제시할 수 있을 것으로 기대된다.
김진은 박사과정이 1저자로 참여한 이번 연구 결과는 국제 학술지 ‘네이처 뉴로사이언스(Nature Neuroscience)’ 4월호 22권에 게재됐다. (논문명 : Rapid, biphasic CRF neuronal responses encode positive and negative valence)
자연환경에서 동물은 천적을 만나면 빠르게 도망가지만 좋아하는 음식을 발견하면 자연스럽게 다가가는 선천적 행동 양식을 보인다. 도망가거나 이끌리는 본능적 행동은 주어진 특정 자극을 부정적이거나 긍정적으로 판단하는 두뇌에 의해 결정된다.
시상하부-뇌하수체-부신 축(Hypothalamus-Pioituitary-Adrenal Axis, 이하 HPA Axis)은 심리적, 물리적 스트레스에 대한 우리 몸의 생리학적 반응을 조절하는 영역이다. 이 HPA Axis를 조절하는 것이 흔히 스트레스 조절인자로 알려진 ‘부신피질 자극 호르몬 방출인자(Corticotropin Releasing Factor, 이하 CRF)’이다.
시상하부 영역의 부신피질 자극 호르몬 방출인자를 방출하는 세포는 다양한 스트레스에 의해 자극돼 혈액의 코티졸 인자를 증가시키는 연쇄반응을 유도하고 동물의 생리학적 신진대사 상태를 유지하는 신경내분비 조절의 중추로, 흔히 스트레스 세포로 알려져 있다.
이 CRF 세포가 활성화되면 동물의 부정적 감정이 커진다는 가설은 예전부터 있었지만 약 30분 단위로만 측정할 수 있고, 쥐 등의 실험체를 부검해야만 호르몬의 변화를 파악할 수 있다는 한계가 있어 CRF 세포의 활성도가 스트레스성 자극, 특히 좋은 자극에 대해 초 단위로 어떻게 변화하는지 파악이 어려웠다.
연구팀은 뉴욕대와의 공동연구를 통해 생쥐 두뇌의 시상하부 영역의 CRF 세포의 활성도를 실시간으로 측정하는 칼슘이미징 기술 중 파이버포토메트리(fiberphotometry)를 도입했다. 연구팀은 부정적, 긍정적 감정의 판단을 유도하는 다양한 자극에 쥐를 노출해 세포의 반응성을 관찰했다.
그 결과 생쥐를 물에 빠뜨리거나 날아오는 새를 모방한 시각적 자극, 천적의 오줌 냄새 등 위협적 외부 자극에 의해 쥐가 도망할 때 CRF가 빠르게 활성화되는 것을 확인했다. 반대로 맛있는 음식, 암컷 쥐 등 긍정적 판단을 유도하는 자극에 노출했을 때 CRF 활성도가 억제되는 양방향성의 특징을 규명했다.
서성배 교수는 “음식 냄새와 시각적 자극에 의해 쥐들의 행동이 유도되기 전부터 CRF 세포가 감소하는 부분이 흥미롭다”라고 말하며 그 이유를 설명했다. “시상하부의 CRF 세포가 이러한 예측에 의한 기능을 보인다는 것은 그간 알려진 시상하부 영역의 세포들과는 차별성이 있는 역할이고, 쥐들이 좋은 자극에 노출 되면 CRF 세포 활성도가 감소하는 점도 혁신적인 패러다임의 전환이다”라고 말했다.
연구팀은 생명과학과 김대수 교수 연구팀과의 협력으로 빛을 이용해 특정 세포의 활성을 조절할 수 있는 광유전학을 적용했다. 이를 통해 CRF 세포를 자극해 인위적으로 특정 환경을 싫어하거나 좋아하게 만들 수 있음을 확인했다. 이 결과는 CRF 세포의 활성도가 대상에 대한 선호도 판단에 중요한 역할을 할 수 있다는 것을 증명했다.
김진은 연구원은 “시상하부에서 다양한 세포와 복잡하게 얽힌 CRF 세포의 활성도를 측정하기 위해 칼슘이미징이라는 새 기술을 도입함으로써 기존 기술적 한계를 극복했다”라며 “CRF 호르몬의 아미노산 서열이 밝혀진 이래 40여 년 동안 느린 내분비 조절 기능만으로 알고 있던 CRF의 역할에 대한 이해를 새 기술을 통해 넓혔다는 의의가 있다”라고 말했다.
이번 연구 결과는 호르몬 방출을 통해 시상하부-뇌하수체-부신 축(HPA axis)을 조절한다는 CRF의 기존 기능을 넘어, CRF 세포가 다양한 감각적 자극에 대한 긍정 또는 부정적 판단을 통해 적절한 행동 반응을 조절하는 역할을 할 수 있음을 시사한다.
서성배 교수는 “우울증, 불안증, 외상후 스트레스 장애 등의 질환이 스트레스와 관련이 높다는 사실을 밝혔다”라며 “CRF 세포 활성도를 생쥐를 통해 실시간 측정함으로써 우울증 치료제, 약물의 효과를 시험하는 데 적용할 수 있을 것이다”라고 말했다.
이번 연구는 KAIST 신임교원 정착 연구비, KAIST 석박사 모험연구 사업, 포스코 청암재단 포스코 사이언스 펠로우십의 지원을 통해 수행됐다.
□ 그림 설명
그림1. 광유전학을 통한 시상하부 CRF 세포의 활성도 인위적 조절
그림2. 시상하부 CRF 세포의 양방향성의 활성도와 인비보 칼슘이미징모식도 (위) 시각적 위협, 공격성이 있는 쥐로부터의 위협 (나쁜 자극)과 음식, 새끼쥐 (좋은 자극)에 이의한 시상하부 CRF 세포의 활성화 혹은 억제에 대한 예시. (아래)
2019.04.18
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김필한 교수, 패혈증 환자의 폐 손상 원인 밝혀
〈 김필한 교수 〉
우리 대학 의과학대학원/나노과학기술대학원 김필한 교수 연구팀이 3차원 생체현미경 기술을 통해 패혈증 폐에서 모세혈관과 혈액 내 순환 세포를 고해상도 촬영하는 데 성공했다.
연구팀은 패혈증 폐의 모세혈관 내부에서 백혈구의 일종인 호중구(好中球, neutrophil)들이 서로 응집하며 혈액 미세순환의 저해를 유발하고, 나아가 피가 통하지 않는 사강(死腔, dead space)을 형성함을 규명했다.
연구팀은 이 현상이 패혈증 모델의 폐손상으로 이어지는 조직 저산소증 유발의 원인이 되며, 호중구 응집을 해소하면 미세순환이 개선되며 저산소증도 함께 호전됨을 증명했다.
박인원 박사(현 분당서울대학교병원 응급의학과)가 주도한 이번 연구결과는 의학 분야 국제 학술지 ‘유럽호흡기학회지(European Respiratory Journal)’에 3월 28일 자에 게재됐다.
폐는 호흡을 통해 생명 유지의 필수 작용인 산소와 이산화탄소 간 가스 교환을 하는 기관으로 이는 적혈구들이 순환하는 수많은 모세혈관으로 둘러싸인 폐포(肺胞)에서 이뤄진다.
폐포의 미세순환 관찰을 위해 연구자들이 지속적인 노력을 하고 있으나 호흡을 위해 항상 움직이는 폐 안의 모세혈관과 적혈구의 미세순환을 고해상도로 촬영하는 것은 매우 어려웠다.
연구팀은 자체 개발한 초고속 레이저 스캐닝 공초점 현미경과 폐의 호흡 상태를 보존하면서 움직임을 최소화할 수 있는 영상 챔버를 새롭게 제작했다. 이를 통해 패혈증 동물모델의 폐에서 모세혈관 내부의 적혈구 순환 촬영에 성공했다.
이 과정에서 패혈증 모델의 폐에서 적혈구들이 순환하지 않는 공간인 사강이 증가하며 이곳에서 저산소증이 유발되는 것을 발견했다. 이는 혈액 내부의 호중구들이 모세혈관과 세동맥 내부에서 서로 응집하며 갇히는 현상으로 인해 발생함을 밝혔다. 갇힌 호중구들은 미세순환 저해, 활성산소의 다량 생산 등 패혈증 모델의 폐 조직 손상을 유발하는 것도 확인했다.
연구팀은 추가 연구를 통해 폐혈관 내부의 응집한 호중구가 전신을 순환하는 호중구에 비해 세포 간 부착에 관여하는 Mac-1 수용체(CD11b/CD18)가 높게 발현함을 증명했다. 이어 Mac-1 저해제를 패혈증 모델에 사용하여 호중구 응집으로 저해된 미세순환을 개선하고 저산소증의 호전과 폐부종 감소를 증명했다.
연구팀이 독자 개발한 최첨단 고해상도 3차원 생체현미경 기술은 살아있는 폐 안 세포들의 실시간 영상촬영이 가능해 패혈증을 포함한 여러 폐 질환의 연구에 다양하게 활용될 것으로 기대된다.
연구팀의 폐 미세순환 영상촬영 및 정밀 분석 기법은 향후 미세순환과 연관된 다양한 질환들의 연구뿐 아니라 새로운 진단기술 개발 및 치료제의 평가를 위한 원천기술로 활용될 것으로 보인다.
김 교수 연구팀의 3차원 생체현미경 기술은 KAIST 교원창업기업인 아이빔테크놀로지(IVIM Technology, Inc)를 통해 상용화돼 올인원 생체현미경 모델 ‘IVM-CM’과 ‘IVM-C’로 출시됐으며 여러 인간 질환의 복잡한 발생 과정을 밝히기 위한 기초 의․생명 연구의 차세대 첨단 영상장비로서 미래 글로벌 바이오헬스 시장에 핵심 장비로 활용될 예정이다.
김 교수는 “패혈증으로 인한 급성 폐손상 모델에서 폐 미세순환의 저해가 호중구로 인하여 발생하며, 이를 제어하면 미세순환 개선을 통해 저산소증 및 폐부종을 해소할 수 있어 패혈증 환자를 치료하는 새로운 전략이 될 수 있음을 새롭게 밝혀냈다.”고 말했다.
이번 연구는 의과학대학원 졸업생 박인원 박사가 1저자로 참여했고 유한재단 보건장학회, 교육부 글로벌박사펠로우쉽사업, 과학기술정보통신부의 글로벌프론티어사업과 이공분야기초연구사업, 그리고 보건복지부의 질환극복기술개발사업의 지원을 받아 수행됐다.
□ 그림 설명
그림1. 초고속 레이저주사 3차원 생체현미경 시스템
그림2. 생체 내 폐 이미징 기술 개념도 및 사진
2019.04.01
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성형진 교수, 마이크로스케일 액적 내 입자의 세정 및 집속기술 개발
우리 대학 기계공학과 성형진 석좌교수 연구팀(유동제어연구실)이 고주파수 표면탄성파 기반 음향방사현상을 이용해 마이크로스케일 액적 내 입자의 세정 및 집속 기술을 개발했다.
박진수 박사과정이 제 1저자로 참여한 이번 연구는 영국왕립화학회에서 발간하는 미세유체역학 및 마이크로타스 분야의 국제학술지 랩온어칩(Lab on a Chip)지 2018년 19호의 표지논문으로 선정됐다 (논문명: In-droplet microparticle washing and enrichment using surface acoustic wave-driven acoustic radiation force).
이는 같은 학술지 2016년 4호, 17호, 2017년 6호, 2018년 3호에 이은 다섯 번째 표지논문으로 미세유체역학 분야의 선도적 연구 성과이다.
동전 크기의 초소형 미세유체칩 내에 서로 섞이지 않는 두 유체로 조성된 마이크로스케일 액적을 기반으로 하는 액적 기반 미세유체역학 분야에서 액적 내 입자, 세포, 생체분자 등의 샘플을 제어하기 위해 많은 노력이 기울여져 왔다.
하지만 지금까지 개발된 액적 내 샘플 세정 및 집속 기술은 복잡한 시스템이 요구되고 자성 혹은 극성을 띈 샘플만 제어할 수 있다는 한계를 지니고 있었다.
이번 연구에서 성 석좌교수 연구팀은 고주파수 표면탄성파를 이용해 마이크로스케일 액적과 액적 내 입자에 음향방사력을 인가해 입자의 위치를 음향장 내에 고정시켰다.
그리고 액적을 포획, 분할, 병합, 방출함으로써 액적 내 입자의 매개 용액을 교체하고 더 나아가 입자의 개체수를 원하는 수준까지 농축할 수 있음을 증명했다.
개발된 기술은 액적 내 입자를 비접촉·비표지 방식으로 세정할 수 있으며 액적 내 샘플의 개체수를 증가시킬 수 있는 기술이라는 점에서 기존보다 진일보했다는 평을 받았다.
아울러 음파와 탄성 고체 입자의 상호작용 이론을 바탕으로 표면탄성파의 주파수와 액적 내 입자 크기 사이의 관계를 규명해 효율적인 음향영동 현상 유발을 위한 조건을 제시했다.
박진수 박사과정은 “개발된 음향미세유체역학 기술을 통해 마이크로스케일 액적 내 샘플의 매개용액을 자유롭게 교체할 수 있음은 물론 액적 내 샘플을 원하는 수준으로 농축할 수 있다”고 말했다.
성형진 석좌교수는 “이 기술이 다양한 액적 기반 미세유체역학 시스템에서 액적 내 입자, 세포, 생체분자 등 다양한 샘플의 전처리를 위한 핵심 기술로 널리 활용될 수 있을 것으로 기대된다”고 말했다.
성형진 석좌교수 연구팀은 그동안 광력과 음향력 기반의 미세유체역학, 난류, 고체-유체 상호작용 연구 분야에서 탁월한 연구 성과를 내 SCI급 국제학술지에 320여편의 논문을 게재한 바 있다.
특히 이번 연구는 올해 우리 대학에서 국내 최초로 시행된 초세대 협업연구실(헬스케어 음향미세유체 연구실)의 공동 연구 성과로, 헬스케어 음향미세유체 연구실은 기계공학과 성형진 석좌교수가 책임을 맡고 같은 학과 조연우 교수, 김형수 교수가 참여하고 있다.
이번 연구는 KAIST-KUSTAR, 한국연구재단의 창의연구지원사업과 글로벌박사펠로우십, 극지연구소, KAIST 초세대 협엽연구실(헬스케어 음향미세유체 연구실)의 지원으로 수행됐다.
□ 그림 설명
그림1. 논문 대표 이미지
그림2. 표지논문 이미지
2018.10.05
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제14회 KAIST 조정훈 학술상에 ADD 홍윤기 박사
〈 홍 윤 기 박사 〉
우리 대학이 ‘제14회 KAIST 조정훈 학술상’ 수상자로 국방과학연구소(ADD) 홍윤기 박사를 선정했다.
‘KAIST 조정훈 학술상’은 2003년 5월 로켓실험실에서 연구를 수행하던 중 불의의 사고로 숨진 故 조정훈 명예박사를 기리기 위한 상이다.
故 조 박사의 부친인 조동길 교수(공주대학교)가 유족보상금과 사재를 합쳐 우리 대학에 학술기금으로 기부한 4억 7천 800만원을 기반으로 제정됐으며, 2005년부터 매년 항공우주공학분야에서 뛰어난 연구업적을 이룬 젊은 과학자를 발굴해 시상하고 있다.
우리 대학은 이 기금으로 조 박사가 재학했던 KAIST와 고려대, 공주사대부고에서 매년 각 1명씩 장학생을 선발해 장학금을 수여하고 있다. 학술상 수상자에게는 2천 500만원, 대학(원)생은 400만원, 고등학생에게는 300만원의 장학금이 지급된다.
국방과학연구소 홍윤기 박사는 기술 수입이 불가능한 극초음속 비행체의 내열 구조 및 추진기관 시험평가를 위한 지상시험장치 핵심구성품인 공기가열장치의 독자적인 설계 및 해석 연구를 수행했다.
동료들과의 협업을 통해 기술 선진국들만이 보유한 공기가열장치의 개발과 그 운용성능을 입증하는 성과를 통해 그 공로를 인정받았다.
또한 한국과학기술단체총연합회가 주는 과학기술 우수논문상과 방위사업청장 표창 등을 수상한 바 있다.
우리 대학은 홍윤기 박사 외에 항공우주공학과 백승관 박사과정, 고려대 기계공학과 조원희 석박사통합과정, 공주사대부고 이재헌 학생 등 3명을 장학생으로 선발했다. 장학금 수여식 행사는 11일(금) 오전 본원에서 진행될 예정이다.
2018.05.09
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박재선 석박사통합과정, 모나코-ITER 박사후연구원 펠로우십 선정
〈 박 재 선 석박사통합과정〉
우리 대학 물리학과 박재선 석박사통합과정(지도교수 : 원자력및양자공학과 최원호 교수)이 모나코-ITER 박사후연구원 펠로우십(Principality of Monaco/ITER Postdoctoral Fellowships)에 최종 선정됐다.
모나코-ITER 박사후연구원 펠로우십은 ITER에서 근무할 박사후연구자들을 지원하기 위한 프로그램으로 2008년 1월 모나코 공국과 ITER 국제기구 사이에 체결된 후 매 2년마다 전 세계에서 총 5명만 선발하는 경쟁력 높은 프로그램이다.
선발된 박사후연구원은 2년 동안 ITER 국제기구에 근무하며 분야를 선도하는 뛰어난 핵융합 연구자들과 협업하며 연구 과제를 수행하게 된다.
1985년에 처음 시작된 국제열핵융합로(ITER) 프로젝트는 핵융합에너지 개발을 위한 공동연구를 목적으로 현재 대한민국, 유럽연합, 미국, 중국, 일본, 러시아, 인도의 총 7개 회원국이 금액을 분담해 참여하는 초거대 규모의 과학 프로젝트이다.
우리나라는 ITER 장치의 총 건설비용(약 200억 유로)의 9.1%를 부담하고 있다. ITER 핵융합실험로는 프랑스 남부 프로방스 알프코트다쥐르(provence-alpes-côte d'azur) 지역 약 42헥타르의 부지에 2025년 최초 플라즈마 발생을 목표로 건설 중이고, 현재 세계 각국 약 800여 명의 인력이 함께 근무하고 있다.
선발된 박사후연구원은 ITER에서 근무하는 동안 국제공무원 신분을 인정받아 다양한 혜택을 받게 된다. 박재선 학생은 2019년 초부터 ITER에서 근무를 시작할 예정이다.
2018.05.02
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성형진 교수, 미세유체 칩 내 액적 부피 제어 기술 개발
우리 대학 기계공학과 성형진 교수 연구팀(유동제어연구실)이 고주파수의 음향방사현상을 이용해 미세유체 칩 내 액적의 부피를 정교하게 제어하는 기술을 개발했다.
초소형 미세유체 칩 내에서 극미량의 유체 샘플을 이용해 복잡한 반응 및 실험을 수행하기 위해서는 정교한 미세유체역학기술이 요구된다. 특히 서로 섞이지 않는 두 유체로 구성된 미세액적을 기반으로 하는 액적 기반 미세유체역학 분야에서 액적의 부피를 정교하게 제어하기 위한 액적 분할 기술의 개발을 위해 많은 노력이 있었다.
하지만 지금까지 개발된 미세액적 분할 기술은 정교한 액적 부피 제어가 어렵고 복잡한 시스템이 요구되며 제한된 유체 샘플에만 적용 가능하고 병렬 조작이 어려운 한계를 지니고 있었다.
이번 연구에서 연구팀은 고주파수 음파를 이용해 미세유체 칩 내 움직이는 미세액적에 국소적으로 음향 방사력을 인가해 원하는 크기로 액적을 분할할 수 있음을 보였다.
개발된 음향방사현상 기반 액적 분할 기술은 액적 내 샘플에 물리적 손상을 가하지 않으면서도 비접촉식으로 표지 없이 액적을 정교하게 분할할 수 있다는 점에서 기존 기술 보다 진일보한 기술이라는 평가를 받았다.
아울러 기존의 액적 분할 기술들이 외력과 액적 이동 방향이 수직을 이루는 직교 배열을 차용하고 있는 것과 달리 두 방향이 나란한 평행 배열을 채택하여 병렬 조작이 가능하다.
또한 기존 기술과 달리 미세유체 칩과 외력 생성을 위한 기판의 비가역적 결합이 필요하지 않아 미세유체 칩을 손쉽게 교체할 수 있다는 특징을 지녀 기존 기술보다 상용화 유리한 기술이다.
박진수 박사과정이 제 1저자로 참여한 이번 연구는 영국왕립화학회(Royal Society of Chemistry)에서 발간하는 미세유체역학 및 마이크로타스(microTAS) 분야의 국제학술지 랩온어칩(Lab on a Chip)지 2018년 3호의 표지논문으로 선정됐다.
박진수 박사과정은 “본 연구에서 개발된 기술을 통해 미세액적에 국소적으로 음향방사력을 가해 미세유체칩 내 움직이는 미세액적을 원하는 크기로 정교하게 분할할 수 있다”고 말했다.
성형진 교수는 “본 연구에서 개발된 기술이 액적 기반 미세유체역학을 활용한 제약, 생화학, 물질합성, 의학, 생명공학 연구 등에 널리 활용될 수 있을 것으로 기대된다”고 말했다.
이번 연구는 KAIST-KUSTAR, 한국연구재단의 창의연구지원사업과 글로벌박사펠로우십, 극지연구소의 지원으로 수행됐다.
□ 그림 설명
그림1. 랩온어칩 표지논문
2018.03.02
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권오현 삼성전자 대표이사 회장 겸 삼성종합기술원 회장, 명예박사 학위 수여받아
우리대학은 지난 2월 23일(금) 대전 본원 류근철 스포츠컴플렉스에서 열린 ‘2018년 KAIST 학위수여식’에서 과학기술 발전에 기여한 공로를 인정해 권오현 삼성전자 대표이사 회장 겸 삼성종합기술원 회장에게 ‘명예경영학박사’학위를 수여했다. 권 회장은 동문으로서는 사상 처음으로 모교로부터 명예박사 학위를 수여받은 인물로 기록을 남기는 영예를 차지했다.
권 회장은 서울대학교를 졸업하고 우리대학에서 전기전자공학 석사학위를, 美 스탠퍼드 대학에서 박사학위를 각각 취득했다. 1985년 美 삼성반도체연구소 연구원을 시작으로 삼성에 입사해 삼성전자 반도체부문 부회장과 2012년 삼성전자 대표이사 부회장을 거쳐 올 2월 현재 삼성전자 대표이사 회장 겸 삼성종합기술원 회장으로 재직 중이다.
권 회장은 삼성에서 33년간 재임하면서 삼성전자의 반도체 신화를 최전선에서 이끌고 있다. 삼성의 반도체 사업이 종합반도체 세계 1위를 달성하고 삼성전자가 글로벌 초일류 기업의 반열에 오르는데 구심점 역할을 담당, 샐러리맨에서 출발해 최고경영자 자리까지 오른‘샐러리맨의 신화’를 이룬 인물로 꼽히고 있다.
특히 반도체 기술이 일본에 비해 크게 뒤쳐져 있던 1988년 삼성반도체통신으로 자리를 옮겨 4M D램 개발에 직접 참여했고 1992년에는 세계 최초 64M D램 개발을 주도해 독자적 반도체 설계, 공정 등 자체기술로 우수 특허를 다수 확보했다.
이밖에 시스템반도체 분야에서의 경쟁력 확보 및 사업의 일류화, 대기업과 중소기업 간의 상생협력 사업 추진을 통한 동반성장 기틀을 마련하는 한편 대학과 기업의 산학협력을 활성화 하는 등 산업 전반의 발전에 크게 기여했다. 권 회장은 기업가로서의 이러한 공로를 인정받아 2009년에 국가품질경영대회 ‘금탑산업훈장’을, 2014년에는 ‘한국의 경영자상’과 ‘대한민국 최고과학기술인상’을 받는 등 다수의 상을 수상했다
2018.02.26
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성형진 교수, 미세유체칩 내 액적 위치 제어 기술 개발
우리 대학 기계공학과 성형진 교수 연구팀(유동제어연구실)이 열모세관 현상을 이용해 미세유체칩 내 액적의 위치를 정교하게 제어하는 기술을 개발했다.
박진수 박사과정이 1저자로 참여한 이번 연구는 영국왕립화학회(Royal Society of Chemistry)에서 발간하는 미세유체기술 및 마이크로타스(microTAS) 분야의 국제학술지인 랩온어칩(Lab on a Chip)지 2017년 6호의 표지논문으로 선정됐다.
(논문명: Acoustothermal tweezer for droplet sorting in a disposable microfluidic chip)
극소량의 유체 샘플을 이용해 동전만한 크기의 미세유체칩 내에서 복잡한 실험을 수행하기 위해서는 정교한 미세유체 기술이 필요하다.
특히 서로 섞이지 않는 두 유체로 구성된 액적을 기반으로 하는 미세유체역학 분야에서 액적의 위치를 정교하게 제어할 수 있는 기술이 필수적이다.
하지만 기존의 액적위치 제어기술은 한 쪽 방향으로만 제어할 수 있거나 마이크로 크기 수준에서는 정교하게 제어하지 못했다.
연구팀은 독자적으로 개발한 음향열적가열법을 통해 마이크로 수준의 동적 온도구배를 형성했고 이를 통해 미세유체칩 내에서 액적의 위치를 마이크로 크기 수준에서 정교하게 제어했다.
궁극적으로는 원하는 배출 유로로 액적을 분리할 수 있음을 증명했다.
성형진 교수 연구팀은 그동안 광력과 음향력 기반의 미세유체역학, 난류, 고체-유체 상호작용 연구 분야에서 탁월한 연구 성과를 내 SCI급 국제 학술지에 300여 편의 논문을 게재한 바 있다.
이번 연구는 한국연구재단의 창의연구지원사업, 글로벌박사펠로우십과 KAIST-KUSTAR의 지원으로 수행됐다.
박진수 박사과정은 “본 연구에서 개발된 기술은 액적의 양쪽에서 서로 반대방향으로 작용해 균형을 이루는 열모세관 힘을 이용해 액적의 위치를 마이크로스케일에서 정교하게 제어할 수 있다”고 말했다.
성 교수는 “본 연구에서 개발된 기술이 액적 기반 미세유체칩 내 생화학반응, 제약, 물질 합성 등에 널리 활용될 수 있을 것으로 기대된다”고 말했다.
□ 그림 설명
그림1. 랩온어칩 표지
2017.03.20
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최양규 교수, 10초 내 물에 녹는 보안용 메모리 소자 개발
우리 대학 전기및전자공학부 최양규 교수 연구팀이 물에 녹여 빠르게 폐기할 수 있는 보안용 메모리 소자를 개발했다.
연구팀이 개발한 보안용 비휘발성 저항변화메모리(Resistive Random Access Memory : RRAM)는 물에 쉽게 녹는 종이비누(Solid Sodium Glycerine : SSG) 위에 잉크젯 인쇄 기법을 통해 제작하는 방식이다. 소량의 물로 약 10초 이내에 용해시켜 저장된 정보를 파기시킬 수 있다.
배학열 박사과정이 1저자로 참여한 이번 연구는 네이처 자매지 ‘사이언티픽 리포트(Scientific Reports)’ 12월 6일자 온라인 판에 게재됐다. (논문명 : Physically transient memory on a rapidly dissoluble paper for security application)
과거에는 저장된 정보를 안정적으로 오랫동안 유지하는 능력이 비휘발성 메모리 소자의 성능을 가늠하는 주요 지표였다. 하지만 최근 사물인터넷 시대로 접어들며 언제 어디서든 정보를 쉽게 공유할 수 있게 돼 정보 저장 뿐 아니라 정보 유출을 원천적으로 차단할 수 있는 보안용 반도체 개발이 요구되고 있다.
이를 위해 용해 가능한 메모리 소자, 종이 기판을 이용해 불에 태우는 보안용 소자 등이 개발되고 있다. 그러나 기존의 용해 가능한 소자는 파기에 시간이 매우 오래 걸리고 불에 태우는 기술은 점화 장치와 고온의 열이 필요하다는 한계가 있다.
연구팀은 문제 해결을 위해 물에 매우 빠르게 반응해 녹는 SSG 기판 위에 메모리 소자를 제작해 용해 시간을 수 초 내로 줄이는데 성공했다.
이 메모리 소자는 알칼리 금속 원소인 소듐(Sodium)과 글리세린(Glycerine)을 주성분으로 하고 친수성기를 가져 소량의 물에 반응해 분해된다.
용해 가능한 전자소자는 열과 수분에 취약할 수 있어 공정 조건이 매우 중요하다. 연구팀은 이 과정을 잉크젯 인쇄 기법을 통해 최적화된 점성과 열처리 조건으로 금속 전극을 상온 및 상압에서 증착했다.
또한 메모리 소자의 특성을 결정하는 저항변화층(Resistive Switching Layer)인 산화하프늄(HfO2)도 우수한 메모리 특성을 얻도록 150도 이하의 저온에서 증착했다. 이를 통해 평상시 습도에서는 안정적이면서도 소량의 물에서만 반응하는 소자를 제작했다.
연구팀은 휘어지는 종이비누 형태의 SSG 기판을 이용하고, 잉크젯 인쇄기법을 이용해 ‘금속-절연막-금속’ 구조의 2단자 저항 변화메모리를 제작하기 때문에 다른 보안용 소자보다 비용 절감 효과가 매우 크다고 밝혔다.
1저자인 배학열 박사과정은 “이 기술은 저항변화메모리 소자를 이용해 기존 실리콘 기판 기반의 기술 대비 10분의 1 수준의 저비용으로 제작 가능하다”며 “소량의 물로 빠르게 폐기할 수 있어 향후 보안용 소자로 응용 가능할 것이다”고 말했다.
이번 연구는 미래창조과학부 한국연구재단과 나노종합기술원의 지원을 통해 수행됐고, 배학열 박사과정은 한국연구재단의 글로벌박사펠로우십에 선정돼 지원을 받고 있다.
□ 그림 설명
그림1. 메모리 소자가 물에 용해되는 과정
그림2. 최양규 교수팀이 개발한 보안용 메모리 소자
그림3. 보안용 메모리 소자 모식도
2016.12.22
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