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온라인전기차와 모바일하버 사업의 상용화를 위해 최고전문가 영입
- (주)모바일하버 대표이사에 안충승 사장, (전)현대중공업 사장
- (주)온라인전기차 대표이사에 이충구 사장,(전)현대자동차 사장
우리대학은 국가적인 저탄소 녹색성장사업의 한 축을 담당하기 위해 관련분야 최고 전문가로서 안충승 전 현대중공업 사장과, 이충구 전 현대자동차 사장을 각각 ‘(주)모바일 하버’와 ‘(주)온라인 전기차’ 대표이사로 전격 영입했다.
‘(주)모바일하버’와 ‘(주)온라인전기차’는 KAIST의 저탄소 녹색성장 사업의 상용화를 위해 최근 설립한 회사다. 관련분야 연구개발은 기존의 ‘모바일하버 사업단’과 ‘온라인전기차 사업단’이 맡되, 상용화 부문은 새로 설립된 두 기술회사가 추진할 계획이다. 이로써, KAIST는 저탄소 녹색성장 사업의 성과를 예시할 집중연구추진 조직을 갖추게 됐다.
안충승 (주)모바일하버 대표이사(71세)는 해양·조선 플랜트 분야의 우리나라 최고전문가다. MIT 해양공학박사 1호로 현대중공업(주) 사장, 라무니아(말레이시아 국영석유자회사) 대표이사 등을 역임했다.
이충구 (주)온라인전기차 대표이사(64세)는 포니 승용차를 포함하여 34개 차량모델을 개발하는등 대한민국 자동차 신화를 창조하며, 현대자동차 연구개발본부장(부사장), 현대기아 연구개발본부장(사장), 대통령자문 국가과학기술위원회 위원 등을 역임하였다
2009.06.02
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신소재공학과 박찬범 교수, 자기조립기술 이용 다양한 색상 가진 바이오 나노튜브 개발
- 재료분야 저명 국제학술지 어드밴스드 머티리얼스지 최근호 게재
신소재공학과 박찬범(朴燦範, 40세, 바이오신소재 국가지정연구실) 교수 연구팀이 자연계의 자기조립기술을 이용, 빨강(R), 녹색(G), 파랑(B) 등 ‘다양한 형광 색상을 구현할 수 있는’ 나노튜브 소재를 세계최초로 개발했다.
관련 논문은 재료분야 저명 국제학술지인 어드밴스드 머티리얼스(Advanced Materials)지 최근호(4월 27일자)에 게재됐으며, 나노기술과 생명과학분야의 창의적인 융합을 통하여 새로운 나노소재를 개발하는데 크게 기여했다는 평가를 받았다. 특히, 이 학술지는 朴 교수 연구팀 연구결과의 중요성과 응용성에 주목하여 “Advances in Advance”에 저널 대표논문들(상위 10%이내) 중 하나로 선정하였다.
朴 교수 연구팀은 두 개의 아미노산으로 구성된 매우 단순한 펩타이드 (peptide)를 수만 개 이상 스스로 조립시켜 머리카락의 약 천분의 일 정도 두께를 가진 긴 나노튜브 구조를 형성하였는데, 이러한 자기조립 과정에서 다양한 광감응현상(photosensitization)을 크게 증폭할 수 있음을 밝혔다. 이를 통해 각종 디스플레이기기 등에서 사용하는 RGB의 모든 색상을 구현할 수 있는 바이오기술 기반의 나노소재를 개발하였다(아래 그림).
화학물질들이 레고(Lego) 장난감처럼 스스로 조립하여 3차원 구조체를 만드는 것은 모든 생명현상의 근간이 될 뿐만 아니라, 최근 들어서는 나노소재를 개발하는 주요기술들 중의 하나로 각광받고 있다. 특히 朴 교수팀의 연구에서 사용한 펩타이드는 알츠하이머병과 밀접한 관계가 있는 아밀로이드(amyloid)라는 단백질 플라크(plaque)로부터 유래했기 때문에 퇴행성 신경질환 현상을 응용하여 새로운 기능성 나노소재를 개발하였다는 점에서 과학기술계의 주목을 받고 있다.
이번에 개발된 자기조립형 형광 나노소재는 바이오센서/칩, 각종 약물의 세포전달체, 의료용 하이드로젤, 차세대 디스플레이기기 등에 응용이 가능할 것으로 예상되며, 향후 나노-바이오 융합분야에서 국가 과학기술 경쟁력 제고에 기여할 것으로 기대된다. 朴 교수팀은 2008년도부터 교육과학기술부의 ‘국가지정연구실사업’으로부터 지원을 받아 새로운 바이오소재를 개발하기 위한 연구를 수행해 왔으며, 해외 저명학술지들로부터 크게 주목받는 연구 성과를 발표하고 있다.
<용어설명>
자기조립(self-assembly): 구성물질 간의 약한 비공유결합성 상호작용에 의해 스스로 일정한 구조나 패턴을 형성하는 현상을 가리키는 용어로 최근 전 세계적으로 가장 널리 연구되고 있는 분야 중 하나다.
<박찬범 교수 프로필>
■ 학 력
1987-1999: 포스텍 화학공학과 학사(1기), 석사, 박사
1999-2002: UC Berkeley, 박사후연구원
■ 주요경력
2008-현재: 교육과학기술부 국가지정연구실 Director
2006-현재: KAIST 신소재공학과 부교수
2002-2006: 미국 애리조나주립대학교 조교수
■ 주요 연구분야
- 자기조립형 바이오소재(Self-Assembled Biomaterials)
- 유기/무기 하이브리드 소재(Organic and Inorganic Hybrid Materials)
- 인공광합성 소재(Materials for Artificial Photosynthesis)
2009.04.29
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지능형 SoC 로봇워 2009 대회 개최
- 로봇들의 상상을 뛰어 넘는 머리 싸움이 시작된다.
지식경제부가 주최하고 KAIST(총장 서남표)가 주관하는 "지능형 SoC 로봇워 2009" 대회의 일정이 시작됐다. 대회 참가신청은 오는 5월 17일까지 홈페이지를 통해 받는다. 홈페이지 주소는 http://www.socrobotwar.org이다.
‘지능형 SoC 로봇워’는 모든 팀들이 동일한 로봇몸체를 이용하며 로봇의 두뇌에 해당하는 지능 로봇 플랫폼 보드의 구현 능력에 따라 승패가 결정되는 대회로 탱크로봇과 태권로봇 두 종목으로 진행된다.
이 대회는 국내 최초로 SoC(System on Chip)와 로봇을 연계하여 진행되는 지능형 로봇 대회로 지난 2002년에 처음 시작되어 올해로 8회째를 맞는다. 매년 140여개 팀이 참가하여 통산 668팀이 참가하였고, 참가자는 통산 3,440여명으로 국내에서 가장 큰 지능형 로봇 대회라 할 수 있다. 이 대회는 SoC 로봇 및 임베디드 시스템에 대한 체계적인 교육을 제공함으로써 전공 지식을 배우지 않은 학생들도 쉽게 참여 할 수 있다.
▲탱크로봇 대회는 탱크형태의 로봇으로 외부의 조종 없이 로봇 스스로 영상인식, 무선통신, 음성인식을 이용, 적에게 레이저포를 발사하여 승패를 결정하게 되는 경기로 상대로봇 공격, 장애물 회피, 경기장 위치인식 등 다양한 인식 알고리즘과 주행 알고리즘이 결합된 형태의 지능로봇 경기다.
▲태권로봇 대회는 격투방식의 경기뿐만 아니라 영상처리를 통한 심판로봇의 모션을 똑같이 따라하는 미션경기로 진행된다. 올해에는 새롭게 심판로봇이 격투경기에도 추가되어 참가팀들이 상대편 로봇뿐만이 아닌 심판로봇도 인식하여 경기를 진행해야 하므로 참가팀들의 기술력 향상이 기대된다.
격투경기는 영상인식 기술을 통해 상대로봇의 위치, 거리 및 움직임을 파악하여 외부의 리모트 컨트롤이 없이 스스로 공격/방어를 하며, 상대로봇을 때리거나 다운시켜 승패를 결정하게 되며, 심판로봇을 공격하게 되면 감점을 얻게 된다. 미션경기는 로봇 카메라를 이용하여 앞에 있는 심판 로봇의 동작을 똑같이 수행하는 방식으로 난이도에 따라 채점을 하여 격투경기와 미션경기를 합하여 승패를 결정하게 된다.
이 대회는 대학(원)생을 포함한 2인 이상으로 구성된 팀이면 참가가 가능하며, 참가팀들에게는 로봇과 지능로봇 플랫폼 보드에 대한 이론 및 실습교육에 참가할 자격이 주어진다. 최종 우승자는 출전자격 테스트, 본선대회를 거쳐 선발된다.
대회위원장인 유회준(柳會峻, 49) KAIST 전기전자공학과 교수는 “많은 로봇 대회 중에서 이 대회가 가지는 특성은 로봇의 지능을 제 1순위로 생각했다는 점이다. 특히 8회 대회를 맞이하여 일반 대중들도 쉽게 이해하고, 동참할 수 있도록 경기방식을 변화시켰으며, 참가팀들의 기술력 향상을 위해 보다 체계적인 교육을 제공하고 지능로봇의 대중화에 앞장서겠다.”며, “올해에는 국내에서 시판되고 있는 모든 로봇 회사들의 로봇들을 구입, 지능로봇 플랫폼 보드를 장착하여 태권 대련을 통해 로봇 몸체들의 성능을 테스트해보는 경기를 진행하여 로봇 산업을 더욱 업그레이드 시키는 계기로 삼겠다.”고 올해 대회의 개최 소감을 밝혔다.
<행사개요>
1. 행사목적: SoC를 활용한 지능형 로봇 구현을 통해 SoC분야의 고급 기술 인력 양성 및 차세대 성장동력사업인 IT-SoC, 지능형 로봇 분야의 활성화를 통한 국가 경쟁력 발전의 초석 마련
2. 경기종목 및 경기방식
1) 탱크로봇
- 4M × 4M 경기장, 2 : 2 서바이벌 방식
- 1라운드 3분 경기, 총 3라운드 진행 (3라운드 2승제)
- 휴식시간 5분
2) 태권로봇
<격투부문>
- 지름이 2M인 8각형 형태의 로봇 경기장, 1 : 1 경기방식
- 1라운드 3분 경기, 총 3라운드 진행 (4번 다운당하면 패)
* 공격하면서 넘어졌을 경우 다운으로 인정하지 않음
- 3분경과 후 4번 이상 다운되지 않았을 경우, 공격
포인트로 승패를 결정
- 휴식시간 5분
<미션부문>
- 심판로봇의 동작을 영상 인식하여 똑같이 수행하는 방식
- 10개의 동작을 수행하며, 난이도에 따른 점수 배분
- 격투경기 후 미션경기를 진행 합산한 결과로 승패 결정
3. 주요일정
- 사전설명회
4월 10일(대전, KAIST), 13일(광주, 전남대학교),
14일(부산, 부산대학교), 15일(대구, 경북대학교),
17일(서울, 광운대학교)
- 참가팀 접수 : 3월 16일 ~ 5월 17일
- 대회 설명회 : 5월 중순
- 출전자격테스트 : 6월 중순
- 본선진출팀교육 : 6월 말
- 중간점검 : 8월 초
- 본선 : 9월 2일 ~ 5일(부산 BEXCO)
2009.04.15
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KAIST, 지오센트리퓨지 실험센터 준공
우리학교는 지반 구조물 축소 모형을 통해 지진이나 제방 붕괴 등 자연 재해를 연구할 수 있는 대형 건설공학 실험시설인 ‘KOCED 지오센트리퓨지(Geo-Centrifuge) 실험센터’를 완공하고, 오는 9일(목) 오전 11시 이재춘 한국건설교통기술평가원장, 서남표 KAIST 총장 등이 참석한 가운데 준공식을 갖는다.
총 84억 원의 예산을 들여 연면적 3,328.21m2(1,007평)에 지하 1층 지상 5층 규모로 지어진 이 실험센터는 최첨단 실험시설을 갖춘 지반공학 분야의 대표적인 모형실험시설로 대학과 연구기관, 기업이 초고속 정보통신망을 통해 교육, 연구, 사회기반 시설물 설계 등에 활용된다.
이 실험센터는 지오센트리퓨지(원심모형시험기) 실험실, 모델제작실, 공작실, 지반공학실험실 및 시료보관실 등이 있는 ‘실험동’과 제어실, 화상회의실, 전자도서관 및 연구실 등이 있는 ‘연구동’으로 구성되었으며, KOCED 지오센트리퓨지 실험센터 외에도 KAIST의 미래도시연구소가 함께 들어서게 된다. 연구동에는 연구자들을 위한 각종 편의시설과 원거리의 연구자들도 실험에 직접 참여할 수 있는 화상회의 및 원격모니터링 시스템이 설치되었다. 또한, 회전반경 5.0m, 최대가속도 130g(중력가속도의 130배), 최대 상재하중 2,400kg의 "지오센트리퓨지", 실험 중 지진을 모사할 수 있는 2방향 진동대, 건설공사 과정을 원격으로 모사할 수 있는 로봇 등 세계 최고 수준의 첨단 실험 기자재가 설치되었다.
지오센트리퓨지 실험은 댐, 사면과 같은 대형 지반구조물을 축소 모형으로 제작, 고속 회전시 발생하는 원심력을 이용하여 실제 자연현상과 유사한 형태의 거동을 모사하는 실험이다. 이 실험은 실제 지반구조물의 거동을 저렴한 비용으로 간단하고 신속하게 모사할 수 있는 장점이 있어 내진 안정성 평가, 연약 지반의 움직임, 사면 안정 해석 등 대부분의 지반공학 연구에 널리 활용된다. 지난 2005년 허리케인 카트리나에 의한 미국 뉴올리언스 지역의 제방 붕괴 과정도 이 모사 실험을 통해 원인을 규명했다.
김동수(金東洙, 48) 센터장은 “지금까지 인프라 부족으로 수행하지 못했던 다양한 실험과 연구가 가능하게 되어 대형 사회기반시설물의 설계 및 시공에 활발한 연구가 이뤄질 것이다.”라며, “외국 기술에 의존해 왔던 지오센트리퓨지 등 대형장비를 활용한 건설 연구를 국내에서 수행하여 첨단 건설기술을 개발하면 해외건설시장에서 국제 경쟁력을 한층 더 높일 수 있을 것이다.”고 말했다.
이 실험 센터는 범 국가 차원의 건설연구 인프라 구축을 위해 국토해양부가 추진하고 있는 분산공유형 건설연구인프라구축 사업(KOCED, Korea Construction Engineering Development Collaboratory Program)의 일환으로 건립되었으며, 금년 중 전국에 총 5개의 유사 실험시설이 준공될 예정이다.
* 지오센트리퓨지(원심모형시험기, Geotechnical Centrifuge,
Geocentrifuge) 장비 설명댐, 제방, 기초와 같은 대형 구조물의 성능(예: 재해에 대한 안정성 등)을 검증하고자 할 경우, 실제 크기의 구조물에 대한 실험적 검증이 가장 정확한 방법이나, 건설 구조물의 특성 상 규모와 경제성 등으로 인하여 불가능하다. 이를 보완하기 위해 소형의 축소 모형을 제작하여 모사할 수 있으나, 흙의 재료적 특성 상 규모가 작아질 경우 흙에 가해지는 압력이 작아지므로 거동 특성이 달라진다. 원심모형실험은 축소된 지반구조물 모형을 고속으로 회전시킬 때 발생하는 원심력(중력가속도의 N배, N은 축소 모형의 축척)을 이용, 축소 모형 내 작용하는 깊이에 따른 흙의 압력을 인위적으로 증가시킴으로써 현장의 실대형 구조물과 같은 상태를 재현할 수 있으며, 이렇게 현장 상태와 유사한 축소 모형 실험은 대형 지반구조물을 보다 경제적으로 정밀한 성능 검증을 가능하게 한다.
또한, 구조물의 파괴 거동을 재현하여 직접 눈으로 확인할 수 있으므로, 지반구조물의 성능 검증, 파괴 원인 규명, 보강 대책 연구 등에 손쉽게 활용될 수 있으며, 특히 홍수 시 제방의 붕괴 안정성 검토, 지진 시 구조물의 안정성 검토와 같은 방재 분야에 널리 활용되고 있다.
미국 뉴올리언스 지역의 2005년 제방 붕괴를 원심모형실험을 통하여 재현, 원인을 규명한 바 있으며, 국내의 경우에는 2009년 개통 예정인 인천대교의 교각 보호를 위한 충돌방지공의 설계 및 성능 검증을 위하여 원심모형실험을 이용한 바 있다.
‘지오센트리퓨지’는 구입가가 350만 달러(한화 48억 원)에 달하는 고가의 장비다.
2009.04.09
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온라인 전기자동차 실험모델 최초 공개
- 2월 27일(금) 이명박대통령, 카이스트가 개발한 온라인 전기자동차 시승
- 향후 시범도시를 선정하고 보급하여 대규모 일자리 창출과 수출 추진
우리학교는 정부가 추진하는 신성장동력이자 녹색성장의 상징인 그린카 사업과 관련하여, 혁신적인 개념의 전기자동차 실험모델 개발에 성공하여 이를 공개하는 시연회를 가졌다. 시연회는 2월 27일(금) 오후 1시 40분에 KAIST 대전캠퍼스 본관 앞 도로에서 이명박대통령이 참관한 가운데 진행되었다.
이번에 KAIST에서 독자개발한 온라인 전기자동차는 공진형 자기유도 전력전자기술에 기초한 새로운 것이다. KAIST가 개발한 시스템의 전력효율은 미국 캘리포니아 버클리 대학 PATH팀(Partners for Advanced Transit and Highways)이 달성한 60%보다 훨씬 높은 80%수준으로서, 실용화가 가능한 효율에 도달한 것으로 평가된다.
온라인 전기자동차는 기존의 배터리 전용 전기자동차와는 달리 최대주행거리가 무제한이고 별도로 충전하기 위해 정차할 필요가 없다. 배터리는 보조 에너지원으로서 최소한의 용량(기존 전기자동차 대비 1/5 수준)으로 사용되므로, 기존의 배터리 전용 전기자동차의 실용화에 최대 걸림돌이었던 무게와 가격 문제를 동시에 해결한 것으로 평가된다.
또한 도로 인프라 구축에 필요한 시설단가도 미국(10~15억원/km)의 1/5이하로 낮출 수 있을 것으로 예상되어 배터리 전기자동차 상용화의 또 다른 걸림돌인 막대한 충전소 건립비용을 획기적으로 줄일 수 있을 전망이다.
이와 같이 차량 및 도로 인프라 가격문제 해결을 통해 CO2 배출이 없는 온라인 전기자동차를 보급함으로써 에너지 문제, 지구온난화 문제 및 도시의 심각한 대기오염 문제를 해결할 수 있을 것으로 기대된다.
또한, 여러 대의 온라인 전기자동차가 마치 기차처럼 무리지어 운행하는 군집주행도 시연되었다. 전기자동차의 군집주행을 통해 극심한 교통정체를 극복하고, 차량의 공기저항을 최소화함으로써 전체 에너지 사용량을 최소화할 수 있다. 또한, 도로 급전선에 함께 매설된 센서를 이용하여 차량 스스로 자율주행이 가능하여, 이 기술이 실용화되면 운전대를 놓아도 도심에서 자동차 스스로 운전을 하고, 교통사고도 크게 낮출 수 있을 것으로 기대된다.
이번에 KAIST가 온라인 전기자동차 실험모델을 개발함에 따라, 향후 국내 대도시나 제주도 등에 시범지역을 선정하여 보급을 추진함으로써, 토목건설, 에너지, 전기전자분야에서 대규모의 일자리 창출이 가능해질 전망이다. 또한, 일반 도로 주행이 가능한 온라인 전기자동차의 상용화 개발을 통해 세계시장에 진출하여 경제 살리기에 앞장설 수 있을 것으로 기대된다.
이번 KAIST의 온라인 전기자동차 개발에는 그린파워텍, CT&T, ATT R&D 등 국내 벤처기업들이 협력하였다.
2009.03.04
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조광현 교수, 컴퓨터시뮬레이션 통해 세포 조절회로의 숨겨진 메커니즘 규명
바이오및뇌공학과 조광현(曺光鉉, 38) 교수 연구팀이 컴퓨터시뮬레이션을 통해 세포의 증식과 분화 조절회로에 숨겨진 동역학 메커니즘을 규명하였다. 연구결과는 세포생물학계의 권위지인 저널오브셀사이언스(Journal of Cell Science)지 21일자 온라인판에 표지논문(Cover Paper)으로 선정, 출판되었다.
이번 연구는 특히 수학 모델과 컴퓨터 시뮬레이션을 이용해 세포내 복잡한 메커니즘을 해석해 내고 이를 생화학실험을 통해 재차 검증함으로서 완성되었다. 이는 IT를 BT에 접목시킨 시스템생물학(Systems Biology) 연구를 통해 기존 생명과학의 한계를 극복한 중요한 BIT 융합 연구사례로 평가된다.
세포내 어크(ERK) 신호전달경로는 세포의 증식과 분화를 조절하는 주요 회로로 알려져 왔으며, 최종단의 인산화된 어크 단백질의 시간에 따른 농도변화 프로화일은 세포의 운명을 결정하는 핵심인자로 여겨져 왔다. 그러나 이 회로의 복잡한 동역학적 특성으로 인해 조절메커니즘은 아직껏 잘 밝혀지지 않았다. 曺 교수 연구팀은 어크 신호전달경로 가운데 라프(Raf) 단백질의 신호를 선택적으로 차단하는 알킵(RKIP) 단백질이 매개하여 형성하는 양성피드백과 어크에서 에스오에스(SOS)로 이어지는 신호에 의해 형성되는 음성피드백이 최종 어크 단백질의 동역학 패턴을 결정짓는 주요 조절회로임을 규명해 냈다. 특히 양성피드백은 이 신호전달과정이 외부노이즈에 둔감하도록 스위칭동작을 유발하고 음성피드백은 어크 프로파일의 진동현상을 유발함으로써 다이나믹한 동역학 특성이 결정됨을 밝혀냈다. 이러한 컴퓨터 시뮬레이션 분석결과는 공동연구팀인 영국 글라스고우 암연구소에서 생화학실험을 통해 증명되었다.
이번 연구는 인간의 주요 질환과 관련된 세포내의 근원적인 조절메커니즘을 규명함으로써 차후 생명과학 응용연구의 중요한 발판을 마련하였으며, 또한 BIT 융합연구로서 시스템생물학의 새로운 가능성을 제시하게 됐다. 이번 연구는 교육과학기술부지원 연구사업의 일환으로 수행되었다.
<2009년 1월 21일자 온라인판, 인터넷주소>
http://jcs.biologists.org/content/vol122/issue3/cover.shtml
2009.01.29
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첨단 뇌 연구 워크샵 개최
우리학교는 오는 30일(목) 교내 정문술 빌딩에서 국내․외 핵심 뇌 연구 관련 전문가 100여명을 초청, ‘뇌 과학 워크샵(KAIST Workshop on Neuroscience and Engineering)’을 개최한다. 이번 워크샵에서는 뇌 과학 및 뇌 의학 분야의 협력연구를 통한 뇌 연구 분야의 발전방안을 모색하게 된다.
이번 행사에는 세계적인 뇌 연구자인 가천의과대학 조장희 박사, 미국 애모리대학 데니스 최(Dennis W. Choi) 박사 및 한국과학기술연구원(KIST) 신희섭 박사의 기조강연과 아산생명과학연구소 고재영 소장, 한국표준과학연구원(KRISS) 이용호 박사, 한국생명공학연구원(KRIBB) 이재란 박사 등의 초청강연이 있을 예정이다. 또한 SK지주회사 생명공학사업부의 곽병성 대표가 세계적인 뇌 연구 석학들과의 패널토론을 하게 된다.
그동안 뇌 연구와 관련해서는 이미 KAIST, 서울아산병원, KIST, KRIBB, KRISS 등 국내 뇌 연구 분야를 선도하는 대표적인 연구기관의 연구자들이 모여 뇌 융합 원천기술개발을 통한 국가경제발전에 기여하기 위해 네트워크 구축 및 뇌 연구교류회를 발족 한 바 있으며, 뇌 연구자간 공동연구를 위한 실무협약을 체결하는 등 뇌 연구 분야의 발전을 위하여 활발한 활동을 해왔다. 가천의과대학 조장희 박사는 “뇌 과학 및 뇌 의학 분야의 최근 연구동향 및 주제 발표, 협력 연구 등을 모색하게 되는 이번 모임은 향후 우리나라 뇌 연구 발전에 크게 기여하는 계기가 될 것으로 기대된다” 고 말했다.
2008.10.29
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이효철 교수팀, 물에 녹은단백질 모양 변화 실시간 관찰 성공
- 관련 논문, 9월 22일(일)자 네이처 메서드(Nature Methods)誌 게재- 단백질의 작동메커니즘 규명에 중요한 도구 역할 및 신약개발에도 큰 도움 줄 것으로 기대
KAIST(총장 서남표) 화학과 이효철(李效澈, 36) 교수팀이 ‘물에서 변하는 단백질 분자구조를 실시간으로 규명’ 하는데 성공했다. 관련 논문은 네이처 자매지인 네이처 메서드(Nature Methods)誌 9월 22일자 온라인 판에 게재됐고 10월호에 출판될 예정이다.
논문의 제목은 “시간분해 엑스선 산란을 이용한 용액상의 단백질의 구조동역학 추적(Tracking the structural dynamics of proteins in solution using time-resolved wide-angle X-ray scattering)”으로 온라인에 게재되는 논문들 중에서도 특히 주목받는 하이라이트 논문으로 소개될 예정이다. 李 교수는 이 논문의 교신저자다.
이번 연구결과는 李 교수팀의 집념의 산물이라 할 수 있다. 李 교수팀은 지난 2005년 5월, 소금처럼 딱딱하게 고체상으로 굳어 있는 상태에서의 단백질의 안정적인 구조만을 볼 수 있는 기존의 방법을 시간분해 엑스선 결정법으로 발전시켜, 정지되어 있는 단백질의 구조뿐 만 아니라 움직이는 단백질의 동영상을 촬영하는데 성공했다. 관련 논문은 미국 국립과학원회보(PNAS, Proceedings of National Academy of Science)에 발표되었으며, 학계의 큰 주목을 받았다.
그러나 이 방법으로도 해결할 수 없는 치명적인 문제는 우리 몸에서 작용하는 일반적인 단백질은 고체상으로 있지 않고 물에 녹아있는 용액상태라는 점이다. 마치 고체 소금이 물에 녹아 소금물이 되는 것과 같은 원리다. 물은 인간의 몸의 약 70% 이상을 차지하고 있고 생명 유지에 필수적인 단백질들은 물에 녹아 있는 상태로 존재한다고 볼 수 있다. 따라서 단백질이 어떻게 기능을 발휘하는 지를 실시간으로 관측하기 위해서는 물에 녹아 있는 단백질 분자의 모양 변화를 실시간으로 추적할 수 있는 기술이 필요하다.
이러한 목표를 향한 첫 열매로 물에 녹아 있는 간단한 유기분자의 구조변화를 실시간 측정하는 데 성공하였으며, 관련 연구논문이 2005년 7월 사이언스(Science)誌에 발표된 바 있다. 당시 이 연구결과는 용액상에서 분자의 움직임을 실시간 추적할 수 있다는 점 때문에 많은 관심을 불러 일으켰는데, 李 교수는 그 기술을 더욱 발전시키면 단백질에도 응용 가능할 것으로 전망했다. 그러나 일반적으로 단백질은 그 당시 성공한 유기분자보다 적어도 1,000배 정도 크고 구조가 훨씬 더 복잡할 뿐 아니라 훨씬 적은 양으로 존재하기 때문에 물에 녹아 있는 단백질에서도 성공할 수 있다는 것에는 많은 과학자들이 회의적으로 생각했다.
이번 네이처 메서드誌에 발표한 연구결과는 그러한 부정적인 생각을 깨고 기존에 성공한 유기분자보다 ‘1,000배 더 큰 단백질 분자가 물에 녹아 있을 때에 이들의 3차원 구조변화를 실시간으로 관측하는데 성공’한 획기적인 연구성과다. 논문에서는 3가지 종류의 단백질에 대한 연구결과를 발표했는데, 우리 몸에서 산소를 이동하는데 중요한 헤모글로빈 단백질과, 근육에서의 산소공급에 관여하는 미오글로빈 단백질 등이다. 이 외에도 단백질은 주로 접혀있어 특정한 구조를 형성하는데 환경이 바뀌면 이 구조가 풀리게 된다. 풀려 있는 단백질은 일반적으로 제 역할을 할 수 없어 이러한 단백질의 접힘-풀림 현상을 이해하는 것은 매우 중요한데 씨토크롬씨라는 단백질이 풀린 상태에서 접히는 과정도 실시간으로 추적하는데 성공하였다.
이 새로운 기술을 사용하면 물에서 움직이는 단백질의 동영상을 촬영할 수도 있어 단백질의 작동메커니즘을 밝히는 데에 중요한 도구가 될 것이며, 앞으로 신약개발을 하는 데에도 큰 도움을 줄 것으로 기대된다. 또한 이 기술은 단백질은 물론이고 나노물질에도 응용이 가능하므로 BT뿐만 아니라 NT분야에도 기여할 수 있을 것으로 전망된다.
이 연구는 교육과학기술부의 창의적연구진흥사업의 연구비 지원으로 진행되었다. 연구결과는 유럽연합방사광가속기센터에서 측정되었으며, 李 교수의 주도하에 이뤄진 국제적인 공동연구의 성과다.
李 교수는 “현재 포항에 있는 제3세대 가속기에 이어 한국에서도 차세대 광원으로 건설이 논의되고 있는 제4세대 방사광가속기(XFEL)가 성공적으로 가동되면, 현재 발표된 데이터보다 적어도 1,000배정도 더 좋은 데이터를 얻을 수 있을 것으로 예상된다.”고 밝혔다.
<이효철 교수 프로필>
■ 학 력
1990 경남과학고 2년 수료, KAIST 화학과 학사과정 입학
1994 KAIST 화학과 학사과정 졸업
1994 Caltech(California Institute of Technology) 박사과정 입학
2001 Caltech 졸업(박사)
2001 시카고 대학 박사 후 연구원(Post Doc.)
2003.8.1-2007.2.28 KAIST 화학과 조교수 2007.3.1-현재 KAIST 화학과 부교수
■ 수상경력
2006 젊은 과학자상(과학기술부/한국과학기술한림원)
2006 과학기술우수논문상(한국과학기술단체총연합회)
2006 KAIST 학술상 2001-2003 美國 대먼 러년 암재단(Damon Runyon Cancer Research Foundation)펠로우쉽
(설명) 시간분해 엑스선 산란의 개념을 예술적으로 표현한 그림
2008.09.22
조회수 22004
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플렉시블 디스플레이 국제 워크샵 개최
차세대 플렉시블 디스플레이 개발의 주요기술 중 하나인 ‘유기 디스플레이(Organic Display)’에 대한 최근 연구현황 공유와 미래비전 모색을 위한 ‘2008 KAIST CAFDC 플렉시블 디스플레이 국제 워크샵’이 오는 21일과 22일 이틀 동안 교내 전기전자공학동에서 개최된다.
KAIST 차세대 플렉시블 디스플레이 융합센터(소장 최경철/崔景喆, 44세, 전기및전자공학과 교수, CAFDC, Center for Advanced Flexible Display Convergence)가 주관하고 한국과학재단, BK21 KAIST 정보기술사업단, 한국정보디스플레이 학회 등이 후원하는 이번 워크샵에서는 ‘유기 디스플레이’를 주제로 국내․외의 학계와 산업계 전문가들이 유기발광소자(OLED, Organic Light Emitting Diode)에 기반한 유기 디스플레이의 최근 연구 현황을 공유하고, 플렉시블 디스플레이의 구현 관점에서 미래 비전을 논의한다. 특히 ‘인광을 이용한 고효율 유기발광소자와 투명 유기발광소자 분야 등에서 선도적인 연구’를 수행하고 있는 美 미시간대 스티븐 포레스트(Stephen R. Forrest) 교수, ‘고분자를 이용한 실시간 홀로그래픽 이미징 등 유기전자 및 광소자 분야에서 독창적 연구’를 수행 중인 美 조지아공대의 버나드 키펠렌(Bernard Kippelen) 교수, ‘플렉시블 유기 전자소자를 이용한 전자피부(E-Skin), 무선 전력공급 시트 등의 창의성 있는 아이디어’로 유명한 일본 동경대의 타카오 소메야(Takao Someya) 교수 등 해외 저명 석학들이 주제 발표자로 나선다.
崔 소장은 “이번 워크샵은 유기발광 및 전자소자를 이용한 각종 디스플레이 기술들의 최근 연구 성과를 정리․토론하고, 이들을 꿈의 디스플레이로 불리우는 차세대 플렉시블 디스플레이 관점에서 재조명하는 중요한 자리가 될 것” 이라고 말했다.
<행사일정>
○ 일 시: 2008. 8. 21(목)~ 8. 22(금)
○ 장 소: 대전 KAIST 정보전자공학동(E3-1) 제1공동강의실 (Rm 1501)
○ 주 관: KAIST 차세대 플렉시블 디스플레이 융합센터
○ 후 원: 한국과학재단, BK21 KAIST 정보기술사업단, 한국정보디스플레이학회, 솔-젤 응용기
술연구센터
○ 참가인원: 200명
2008.08.19
조회수 18175
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생명화학공학과 양승만교수 광자유체 신기술개발
생명화학공학과 양승만(梁承萬, 58세, 교육과학기술부 지정 광자유체집적소자 창의연구단 단장) 교수 연구팀이 다양한 기능을 갖는 나노입자를 제조하고 이들 입자들이 스스로 조립되는 ‘자기조립원리’를 규명하는 연구를 수행하여, 방대한 량의 정보를 처리할 수 있는 프로토타입(prototype)의 광․바이오 기능성 광자결정(photonic crystal)구조체를 개발했다.
자연계에 존재하는 대표적인 광자결정은 오팔보석, 나비의 날개, 공작새의 깃털 등이 있다. 이들 광자결정 물질들이 발산하는 아름다운 색깔은 색소에 의한 것이 아니라 이 물질들을 이루는 구조 자체가 규칙적인 나노구조로 되어 있기 때문이다. 즉, 광자결정은 굴절률이 다른 물질들이 규칙적으로 쌓여 조립된 3차원 구조체로 특정한 영역의 파장에 해당하는 빛만 완전히 반사시킨다. 이 성질을 이용하면 반도체가 전자의 흐름을 제어하듯 빛의 흐름을 제어할 수 있다. 이러한 광자결정의 특수한 기능 때문에 나노레이저, 다중파장의 광 정보를 처리할 수 있는 슈퍼프리즘(superprism), 빛을 원하는 위치로 가이드 할 수 있는 광도파로(waveguide) 등 차세대 광통신 소자와 현재의 컴퓨터 속도를 획기적으로 높일 수 있는 수십 테라급 초고속 정보처리능력을 갖춘 광자컴퓨터의 개발 등에 필요한 소재로 주목 받아왔다. 광자결정은 광자(빛)가 정보를 처리하는 미래에 오늘날의 반도체와 같은 역할을 할 것이므로 ‘빛의 반도체’라 불린다. 지난 20여 년 동안 자연 상태에 존재하는 광자결정의 나노구조를 인공적으로 제조하기 위한 연구가 많은 과학자들에 의하여 시도되어 왔지만 실용적인 구조를 얻는 데에는 한계가 있었다. 梁 교수팀은 2006년부터 교육과학기술부와 한국과학재단의 ‘창의적연구진흥사업’으로부터 지원을 받아 광자결정소재의 실용성을 확보하기 위한 연구를 수행하여 최근 해외 저명학술지로부터 크게 주목 받는 일련의 연구 성과를 거뒀다.
첫 번째 연구 성과로 굴절률 조절이 가능한 미세입자 대량 생산기술을 개발했다. 지금까지 구현된 3차원 광자결정은 결정을 이루는 물질의 굴절률이 1.5-2.0 정도로 낮고, 굴절률을 다양하게 조절할 수 있는 입자를 제조할 수 없어서 광자결정의 실용성에 한계가 있었다. 최근 梁 교수 연구팀은 굴절률을 1.4-2.8까지 마음대로 조절할 수 있는 입자를 대량으로 제조할 수 있는 실용적 방법을 개발했다. 제조된 고 굴절률 입자는 나노레이저, 광 공명기, 마이크로렌즈, 디스플레이 등 각종 광학소자와 광촉매 등으로 활용될 수 있다. 이 연구결과는 최근 어드밴스드 머티리얼스 인터넷판(6. 19)과 제 17호(2008. 9)의 표지논문으로 게재 예정이다. 특히, 이 논문은 저명 학술지인 네이처 포토닉스(Nature Photonics)誌 8월호(8. 1)에 리서치 하이라이트(Research Highlights)로 선정되어 연구의 중요성과 응용성에 대하여 특별기사로 조명했다.
그림 1. 초고굴절률 타이타니아 입자의 전자 현미경 사진
두 번째 연구 성과로 광자유체 기술을 이용한 광결정구 연속생산 기술을 개발했다. 균일한 크기와 모양을 갖는 광자결정구를 빛을 매개로 반응시킴으로써 종래에 수십 시간이 소요되는 공정을 불과 수십 초 만에 연속적으로 제조할 수 있는 기술을 확보했다. 이들 광자결정구는 차세대 반사형디스플레이 색소나, 나노바코드, 생물감지소자 등으로 활용될 수 있다. 특히 주목할 것은 몇 개의 다른 색을 반사하는 야누스 광자결정구슬을 제조하였는데 이들은 전자종이와 같은 접거나 말 수 있는 차세대 디스플레이 소자에 활용될 수 도 있다. 이러한 광자결정 표시소재는 세계굴지의 화학회사인 독일 머크(Merck)社 등에서도 개발 중이며 이번 연구 결과는 이 분야의 국제경쟁에서 우위를 확보하는데 필요한 핵심요소이다. 주요 연구결과는 국제적저명학술지인 미국화학회지(JACS)와 어드밴스드 머티리얼스(Advanced Materials)誌에 6편의 논문을 최근 4개월(5~8월) 동안 연속 게재하여 광자결정의 실용성을 구현하는데 크게 기여했다고 인정받았다. 특히, 이들 논문들은 해당 학술지 편집인(Editor)과 심사위원들에 의하여 가장 앞선 연구결과로서 주목해야 할 논문(Advances in Advance)으로 선정됐으며, 9호(5. 5) 표지논문에 게재됐다.
그림 2. 3원광 광자결정구와 다색상 야누스 광자결정구의 현미경사진과 휘어지는 기판 위에 픽셀화된 3원광 광자결정.
세 번째 연구 성과로 광자유체 기술을 이용한 광결정 나노레이저를 개발했다. 현재까지 개발된 나노레이저는 발생하는 고열로 인하여 발진하는 레이저의 파장을 변화시키기 어려운 단점이 있었다. 梁 교수 연구팀은 KAIST 물리학과의 이용희 교수 연구팀과 공동으로 연속가변파장 나노레이저를 최초로 개발했다. 레이저를 발진하는 광자결정과 매우 미세한 유량을 도입할 수 있는 미세유체소자를 결합한 후 물과 같은 액체를 흘려줌으로써 온도를 낮추어 연속파 레이저 발진을 가능케 하였다. 또한 굴절률이 다른 액체를 흘려주어 광밴드갭을 조절함으로써 레이저의 파장을 조절 할 수 있었다. 가변파장 나노레이저는 신약개발 등 생명공학에서 요구되는 극미량의 시료로부터 방대한 량의 바이오정보를 광학적으로 신속하게 처리하는데 필요한 광원으로 사용될 수 있다. 이 연구 결과는 광물리 분야의 저명학술지인 옵틱스 익스프레스(Optics Express)에 게재(4. 9) 됐으며 이 논문의 독창성과 실용성은 영국왕립화학회(Royal Society of Chemistry)에서 발간하는 저명학술지 랩온어칩(Lab on a Chip) 8월호(8. 1)에 해설과 함께 “리서치 하이라이트”로 소개됐다.
그림 3. 나노레이저 발진모드
2008.08.19
조회수 20680
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양경훈교수팀, 양자효과를 이용한 초고속 IC 세계최초 개발
- 동일 성능 기존 IC 대비 75%의 소비전력 절감 효과 -
KAIST(총장 서남표) 전자전산학과 양경훈(梁景熏, 46) 교수팀은 교육과학기술부 21세기프론티어연구개발사업 중 테라급나노소자개발사업(단장 이조원)의 지원을 받아, 양자 효과 소자인 공명 터널 다이오드(RTD : Resonant Tunneling Diode)를 이용하여, 초고속 통신 시스템의 핵심 부품인 40 Gb/s 급 멀티플렉서 집적회로 개발에 성공했다고 밝혔다.
상온에서 동작하고 기존 소자와 호환이 가능한 공명 터널 다이오드에 2 ㎛ 급 소자 공정기술을 적용해 자체 개발한 이 집적회로는 세계최초로 양자 효과를 이용한 초고속 멀티플렉서로서 나노 전자소자 기술의 실용화 가능성을 제시한 것으로 평가된다.
CMOS, HBT 및 HEMT 등의 전자소자를 이용한 집적회로는 차세대 40 Gb/s 급 이상 통신 시스템의 핵심부품으로 널리 사용되어 왔으나 과도한 전력소모의 문제점으로 인하여 소비전력의 절감이 필수적으로 요구되어 왔다.
연구팀은 디지털 신호를 자체적으로 저장하고 빠른 신호처리가 가능한 공명 터널 다이오드 고유의 부성 미분 저항 특성(NDR : Negative Differential Resistance)을 이용하여, 세계적 반도체 제조기업인 인피니언(Infineon)에서 0.12 ㎛ CMOS 공정 기술을 바탕으로 개발한 40 Gb/s 멀티플렉서(소자 수 42개, 전력소모 100 mW)보다 소자 수는 1/2 이하(19개)로 줄이고 전력소모 또한 1/4(22.5 mW)로 줄이면서 40 Gb/s급 이상에서 동작하는 저전력/초고속 멀티플렉서 집적회로를 개발하였다.
이번 연구에서 개발된 양자 소자를 이용한 회로 설계 기술은 멀티플렉서 이외에, 차세대 초고속 통신 시스템 용의 다양한 디지털 및 아날로그 집적 회로 개발에 응용이 가능한 원천 기술이다. 또한 기존의 HBT, HEMT 등 화합물 반도체 소자 기반 초고속 집적회로의 공정설비를 그대로 이용할 수 있기 때문에 대량생산이 가능하여 향후 차세대 나노/양자 소자 시장을 선도할 수 있는 기술로 기대된다.
이번 연구결과는 5월 26일 프랑스 파리에서 열린 IEEE IPRM 국제학술대회에 발표되었으며 오는 8월 18일, 미국 알링턴에서 열리는 세계적 나노기술 학회인 “IEEE 나노테크놀로지(IEEE International Conference on Nanotechnology)” 학회에서 발표될 예정이다. 이밖에 8월 27일(수) “NANO KOREA 2008”에서도 초청 발표될 예정이다.
2008.06.26
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KAIST, 바이오에너지-바이오석유화학 물질 생산 대사공학 심포지움 개최
- 오는 20일 오후1시, 교내 정문술빌딩 드림홀에서- 바이오에너지와 바이오석유화학물질 생산을 위해 필수적 으로 요구되는 대사공학의 최신 전략과 방향 제시우리학교는 오는 20일, BK21 화학공학사업단(단장 박승빈 교수)과 바이오융합연구소(소장 김선창 교수, 공동소장 이상엽 특훈교수)에서 바이오에너지와 바이오석유화학물질의 효율적인 생산을 위한 핵심 대사공학 전략과 실사례 발표행사인 대사공학 심포지움를 개최한다고 밝혔다.
유가가 배럴당 125불을 상회하고, 환경문제, 그리고 바이오연료의 대량생산에 의한 곡물가 폭등 등이 국제적으로 이슈화가 되고 있는 지금 바이오매스로부터 화학물질을 생산하는 바이오리파이너리 프로그램과 바이오에너지를 생산하고자 하는 노력이 전 세계적으로 경주되고 있다.
한국생물공학회 대사공학분과위원회와 교육과학기술부 게놈정보 활용 통합 생물공정개발사업단이 주관하는 이번 심포지움에서는 재생 가능한 바이오매스로부터 에너지와 화학물질을 생산하는 바이오리파이너리 및 바이오에너지 연구 관련 전문가들의 발표가 있을 예정이다. 또한, 이러한 연구와 개발을 가능하게 하는 핵심 기술에 대한 강의도 준비 되었다. 특히, 게놈수준에서의 대사회로의 분석에 관한 세계적 전문가인 버나드 폴슨교수(캘리포니아대학, 샌디애고)의 주제 강연이 있다. 이어서 6명의 관련 국내 전문가들(아주대 박명준 교수, 울산대 홍순호 교수, 부산대 이선구 교수, 한국생명공학연구원 곽상수 박사, 경상대 김선원, 고려대 김경헌 교수)의 강의가 있다. 이번 심포지움은 바이오에너지와 바이오석유화학물질 생산을 위해 필수적으로 요구되는 대사공학의 최신 전략과 방향을 파악할 수 있는 좋은 기회가 될 것으로 보인다.
2008.05.15
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