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딥러닝으로 소재 합성 가능성 예측 기술 개발
우리 대학 생명화학공학과 정유성 교수 연구팀이 딥러닝을 활용해 소재의 합성 가능성을 높은 정확도로 예측하는 기술을 개발했다고 22일 밝혔다.
신소재 설계의 궁극적인 목표는 소재를 설계하고 그것을 실험적으로 합성하는 것이지만 현실적으로는 새롭게 설계된 대부분의 소재가 실제 합성 단계에서 성공하지 못하고 버려지는 경우가 많다. 이는 불필요한 시간과 자원의 낭비를 초래한다. 소재의 합성 여부는 반응 조건, 열역학, 반응 속도, 소재 구조 등 다양한 요인에 의해서 결정되기 때문에, 소재의 합성 가능성을 예측하는 것은 매우 도전적인 과제로 여겨져 왔다.
이런 문제 해결을 위한 방안으로 간단한 열역학적 안정성만을 고려해 고체 소재의 합성 가능성을 추정하지만 정확도는 매우 떨어지는 편이다. 일례로 에너지적으로 안정된 물질이라 하더라도 합성이 안 되는 경우가 아주 빈번하고, 또 반대로 *준안정 상태의 물질들도 합성되는 경우가 많기 때문이다. 따라서, 합성 가능성에 대한 예측 정확도를 획기적으로 높일 수 있는 방법론의 개발이 시급한 과제로 여겨져 왔다.
☞ 준안정(metastable) 상태 : 어떤 물질이 열역학적으로 안정된 ‘바닥 상태’가 아닌 상태
정유성 교수 연구팀이 개발한 소재 합성 가능성 예측기술은, 기존 합성이 보고된 고체 소재들의 구조적 유사성을 그래프 합성 곱 신경망(GCN, Graph Convolutional Neural Network)으로 학습해 새로운 소재의 합성 가능성을 예측할 수 있다. 특히, 현재까지 합성이 안 된 물질이라 하더라도 합성이 성공할 가능성은 여전히 존재하기 때문에 참값(레이블)을 이미 알고 학습을 진행하는 일반적인 지도학습과는 달리 양의 레이블(+)을 가진 데이터와 레이블이 없는 데이터(Positive-Unlabeled, P-U)를 이용한 분류 모델 기반의 준 지도학습을 사용했다.
정 교수팀은 5만여 종에 달하는 이미 합성이 보고된 물질과 8만여 종의 *가상 물질로 이뤄진 `머터리얼스 프로젝트(Materials Project, MP)'라는 소재 관련 데이터베이스를 이용해 모델을 구축했다. 연구팀 관계자는 이 신기술을 활용한 결과, 소재들의 합성 가능성을 약 87% 정확하게 예측할 수 있다고 설명했다. 정 교수팀은 또 이미 합성된 소재들의 열역학적 특성을 분석한 결과, 열역학적 안정성만으로는 실제 소재의 합성 가능성을 예측할 수 없다는 사실도 알아냈다.
☞ 가상 물질(hypothetical materials) : 기존에 합성되어 보고된 물질들을 원소 치환해서 얻어지는 가상의 물질들로 아직 실험적으로 합성 보고가 이루어지지 않은 물질
이와 함께 머터리얼스 프로젝트(MP) 데이터베이스 내에 합성 가능성 점수가 가장 높은 100개의 가상 물질에 대해 문헌조사를 실시한 결과, 이들 중 머터리얼스 프로젝트(MP) 데이터베이스에는 합성 여부가 아직 알려지지 않았지만 실제로 합성돼 논문에 보고된 소재만도 71개에 달하는 것을 확인했고 이를 통해 모델의 높은 정확도를 추가로 입증했다.
정유성 교수는 "빠른 신소재 발견을 위해 다양한 소재 설계 프레임워크가 존재하지만 정작 설계된 소재의 합성 가능성에 관한 판단은 전문가 직관의 영역으로 남아 있다ˮ면서 "이번에 개발한 합성 가능성 예측 모델은 새로운 소재를 설계할 때 실제로 합성 가능성을 실험 전에 미리 판단할 수 있어 새로운 소재의 개발시간을 단축하는 데 큰 도움이 될 것ˮ이라고 말했다.
생명화학공학과 장지돈 박사과정과 구근호 박사후연구원이 공동 제1 저자로 참여한 이번 연구결과는 미국화학회가 발행하는 국제학술지 미국화학회지(Journal of the American Chemical Society) 온라인 10월 26일 자에 실렸다. (논문명: Structure-Based Synthesizability Prediction of Crystals Using Partially Supervised Learing)
한편 이번 연구는 과학기술정보통신부 산하 한국연구재단의 기초연구사업(중견연구)과 미래소재 디스커버리 사업 지원을 받아 수행됐고, 연구에 KISTI의 슈퍼컴퓨터를 활용했다.
2020.12.22 조회수 53226 -
촉각 증강을 위한 고탄성 압전 세라믹 신소재 개발
언택트(비대면) 시대를 맞아 가상현실(VR)과 증강현실(AR) 기술을 통한 소통의 필요성이 증가함에 따라 인간의 오감(五感, five senses)을 전자기기를 통해 구현 및 측정하는 기술의 연구 역시 가속화되고 있다.
우리 대학 신소재공학과 홍승범 교수 연구팀이 촉감이나 촉각 증강기술에 활용이 가능하도록 3D 나노 구조체를 활용해 탄성 변형률이 3배로 향상된 압전 세라믹 소재를 개발했다고 2일 밝혔다.
전자기기와 상호작용하는 기술에 관한 사람들의 관심이 꾸준히 높아지는 추세를 감안한다면 특히 인간의 일반적인 자극인지 방식을 고려할 때, 사용자에게 2개 이상의 복합 감각이 제공되면 전자기기와 더욱 자연스럽게 상호작용을 할 수 있다. 따라서 최근 들어 시각 및 청각보다 상대적으로 발전이 더딘 촉감 구현 및 증강 기술이 주목을 받고 있다.
촉각 증강 기술은 의료용 로봇을 주축으로 한 로봇 기술뿐만 아니라 촉각을 통해 정보를 전달하는 햅틱 디스플레이, 햅틱 장갑 등 정보 전달 기술에 활용할 수 있다. 이러한 촉각 증강 분야에서는 전기적-기계적 결합이 있는 압전 재료의 활용이 필수적이다.
압전 재료는 전기적 에너지를 기계적 에너지로 변환하거나 기계적 에너지를 전기적 에너지로 변환할 수 있는 소재로서 촉각 증강 분야에서 사용자에게 촉각을 전달하거나 사용자의 움직임을 전기적 신호로 변형시키는데 적합한 소재다.
촉각 증강 소재로 활용하기 위한 압전 재료의 중요한 특징은 압전 계수와 탄성 변형률이다. 압전 계수는 기계적 힘과 전기적 전하량 간의 변환 효율을 나타내는 수치로써 촉각 증강 장치의 감도에 영향을 준다. 또 탄성 변형률은 소재가 가질 수 있는 기계적 변형 한계를 나타내는 수치인데 소재 및 장치가 가지는 유연성에 영향을 준다. 따라서 촉각 증강 기술로 활용하기 위해서는 압전 계수와 탄성 변형률 모두가 높은 압전 소재를 개발하는 것이 필수적이다.
하지만 압전 세라믹 소재의 경우 압전 계수는 높으나 탄성 변형률이 낮고, 고분자 소재는 탄성 변형률은 높으나 압전 계수가 낮아 하나의 소재에서 높은 압전 계수와 탄성 변형률을 모두 얻기는 힘들다. 특히 세라믹 소재는 상대적으로 높은 압전 계수에도 불구하고 소재 내부의 결함으로 인해 탄성 변형률을 높이기가 어려워 아직 실용화 단계까지는 이르지 못하고 있다.
홍 교수 연구팀은 문제해결을 위해 근접장 나노 패터닝(Proximity field nanopatterning, PnP) 기술 및 원자층 증착(Atomic layer deposition, ALD) 기술을 이용해 3차원 나노 트러스(truss) 구조를 갖는 산화물 아연 (ZnO) 세라믹을 제작했다. 또 나노 인덴테이션 (Nano-indentation) 기술과 압전 감응 힘 현미경(Piezoelectric force microscopy, PFM) 기술을 이용, 제작된 구조체의 높은 기계적 특성과 압전 특성을 입증하는데 성공했다.
홍 교수팀이 개발한 압전 아연 산화물 구조체는 100 나노미터(nm) 이하의 두께를 가지면서 내부가 비어있는 트러스 구조체다. 기존 세라믹이 보유하고 있는 내부 결함의 크기를 나노미터 단위로 제한해 재료의 기계적 강도를 증가시켰다. 이 아연 산화물 트러스 구조체의 탄성 변형률은 10% 수준으로 기존 아연 산화물 대비 3배나 더 큰 것으로 나타났으며 압전 계수 역시 9.2 pm/V로 박막 형태의 아연 산화물보다 2배 이상 더 큰 값을 나타냈다.
특히 홍 교수팀이 개발한 이 구조체의 탄성 변형률 증가는 아연 산화물 외에도 다양한 압전 세라믹 소재에 적용할 수 있기에 향후 촉각 증강 기술에서 매우 중요한 유연한 센서와 액추에이터에 압전 세라믹을 활용할 수 있는 새로운 방법으로 사용할 수 있을 것으로 기대된다.
홍승범 교수는 "언택트 시대의 도래로 감성 소통의 중요성이 증가하고 있는데 시각, 청각에 이어 촉각 구현 기술의 발전을 통해 인류는 장소와 관계없이 누구와도 소통할 수 있는 새로운 세상을 맞이할 것ˮ이라고 전망했다. 홍 교수는 이어 "이번 연구 결과를 촉각 증강 소자에 바로 적용하기에는 공정적인 측면에서 다소 보강작업이 필요하지만, 소재 활용에 큰 문제가 됐던 기계적 한계를 극복해 압전 세라믹 소자로의 응용 가능성을 연 것ˮ이라고 이번 연구에 대한 의미를 부여했다.
우리 대학 신소재공학과 김훈 박사과정, 윤석중 박사과정, 김기선 박사가 공동 제1 저자로 참여한 이번 연구는 신소재공학과 전석우 교수와 한승민 교수 연구팀과 함께 진행됐으며 연구 결과는 국제 학술지 `나노 에너지(Nano Energy)'에 게재됐다. (논문명: Breaking the Elastic Limit of Piezoelectric Ceramics using Nanostructures: A Case Study using ZnO)
한편 이번 연구는 과학기술정보통신부·한국연구재단 지원 웨어러블 플랫폼 소재 기술센터 지원과 미래소재 디스커버리 지원, 그리고 기초연구 지원 및 KAIST 글로벌특이점 연구 지원으로 수행됐다.
2020.12.02 조회수 41859 -
교내 군 위탁교육장교, 국방대 국방학술대회 금상 수상 쾌거
우리 대학 문술미래전략대학원 박사과정 육군소령 장영균(지도교수 : 양재석)과 신소재공학과 석사과정 육군대위 박규순(지도교수 : 스티브박)이 국방대학교 대학원생 국방학술대회에서 금상을 수상하는 쾌거를 달성했다.
매년 국방대학교에서 열리는 국방학술대회는 안보정책, 군사전략, 국방관리, 국방과학 4개 분과에서 국방분야 우수 연구를 수상하는 대회다. 대회에서는 국방대학교, KAIST, 서울대 등 전국 각지에서 국방관련 연구를 하는 군 위탁장교와 민간학생들이 참가했다. 그 중에서 우리학교 학생은 안보정책 분과와 국방과학 분과에 참가하여 각 분과에서 1등을 해 금상(각 군 참모총장상)을 수상했다. 이를 통해 KAIST 학생들이 국가, 국방 R&D 분야에서 뛰어난 역량을 갖췄다는 사실을 알 수 있다.
현재 국군간호사관학교 교양학처 군사학교수로 재직중인 문술미래전략대학원 장영균 소령은 “Network Analysis of the US-China Hegemonic Transition”(미국과 중국의 패권전이에 대한 네트워크 분석) 이라는 연구논문을 발표했다. 이 연구는 현재 국제관계의 핵심 이슈인 미국과 중국의 패권경쟁을 네트워크 분석을 적용해 분석 및 평가한 연구로서, 심사위원들로부터 데이터에 기반한 과학적 접근을 통해 미국과 중국의 패권전이 현상을 객관적으로 분석했다는 평을 받았다. 장영균 소령은 "질적연구가 주를 이루고 있는 국제관계 분야에서 복잡계 네트워크라는 과학적 기법을 적용해 국제사회의 구조변화를 객관적으로 분석하고, 이를 기초로 국가의 미래 안보전략 수립에 기여하고 싶다"고 말했다. 장영균 소령의 수상을 통해 우리 대학이 이·공계 분야뿐만 아니라 사회과학 분야, 특히 국방 사회과학 분야에도 높은 수준을 갖추고 있음을 알 수 있다.
신소재공학과 박규순 대위는 “Development of 3D printable inks to fabricate fabric-based tactile sensors for warrior platform and robot combat system(미래 보병체계 및 로봇 전투체계 적용을 위한 직물 기반 촉각센서 제작용 3D 프린팅 용액 개발)”의 연구주제로 발표했다. 이는 현재 군이 추진하고 있는 워리어 플랫폼(Warrior Platform, 미래 보병체계)과 소프트 로봇 전투체계에 적용하기 위한 촉각센서를 개발한 것이다. 워리어 플랫폼에 촉각센서를 적용해 전투원의 모든 신체활동을 인지, 국방 데이터센터와 연계해 실제 전투나 훈련 속에서 전투원이 필요로 하는 움직임을 데이터화 할 수 있다. 이를 통해 교육훈련의 변혁을 이끌어 낼 수 있는 점에서 좋은 평가를 받았다. 또한, 전장상황 속에서는 로봇체계의 파괴나 변형이 빈번하게 이루어진다. 이러한 상황 속에서 구성품의 각도와 길이를 기반으로 역계산하는 기존의 로봇 제어시스템은 필연적으로 오차가 발생하는데, 촉각센서를 통해 파괴와 변형이 이루어진 이후의 결과를 통해 정확한 자세제어가 가능하다.
발표 당시 심사위원은 촉각센서가 우리 군에 꼭 필요한 분야라며 좋은 연구를 해주어 고맙다는 의견을 말하기도 했다.
특히, 박규순 대위는 우리 대학 석사과정 1학년 재학 중으로 위 성과는 여러 박사과정, 석사졸업예정자 학생들과 경쟁해 얻은 성과다. 또, 촉각센서가 군에 필요한 분야임을 알리기 위해 한국군사과학기술학회 발표와 육군 군수지에 기고를 하기도 했다. 군사과학기술을 대중들에게 쉽게 인지될 수 있도록 “Military Talk_재미있는 군사이야기”의 제목으로 일반도서를 출판하는 등 국방 R&D에 열정을 다하고 있다.
장영균 소령과 박규순 대위는 "함께 열정적으로 연구한 연구팀들과 연구에 전념할 수 있는 환경을 만들어준 학교와 지도교수님께 감사드린다"라며 “4차 산업혁명 시대를 맞아 대한민국의 안보를 위해 앞으로 더욱 성실히 연구에 임할 것이다.”라고 수상 소감을 밝혔다.
2020.11.16 조회수 34274 -
이산화탄소 처리로 산화 티타늄 신소재 판형 맥신 합성 성공
우리 대학 생명화학공학과 이재우 교수 연구팀은 나노 신소재 *맥신(MXene)과 이산화탄소와의 반응을 통해 산화 티타늄 나노입자가 고르게 분포된 판형 구조의 맥신을 합성하는데 성공했다고 25일 밝혔다.
☞ 맥신(MXene): 전자파를 흡수하고 차단하는 신개념 초경량 나노 신소재. 전자 부품간 전자파 간섭을 고성능으로 차단할 수 있어 전자통신 제품에 활용할 수 있다.
이 교수 연구팀은 수용액 상태에서 표면을 벗겨낸(박리된) 맥신과 이산화탄소와의 반응을 통해 산화 티타늄 나노입자가 맥신 표면에 고르게 분포된 판형 맥신을 합성했다. 연구팀이 개발한 산화 금속이 고르게 분포된 판형 맥신은 단일공정으로 매우 경제적일 뿐만 아니라 다양한 분야에 폭넓게 적용될 수 있을 것으로 기대된다.
생명화학공학과 이동규 박사과정생이 제1 저자로 참여한 이번 연구결과는 국제 학술지 `ACS 나노 (ACS Nano)' 7월 30일 字 온라인판에 게재됐다. (논문명 : CO2-Oxidized Ti3C2Tx-MXenes Components for Lithium-Sulfur Batteries: Suppressing the Shuttle Phenomenon through Physical and Chemical Adsorption).
맥신은 전기전도도가 높고 유연성이 뛰어나기 때문에 센서·에너지 저장/전환장치·전자기차 폐수처리 재료 등 다양한 분야에서 활용될 수 있는 신물질이면서 특히 그래핀이나 탄소나노튜브를 대체할 수 있는 차세대 물질로 주목받고 있다.
맥신을 리튬-황 전지의 양극 물질로 활용하기 위해서는 활물질인 황을 수용할 수 있는 공간을 제공해줘야 하고 또한 충‧방전 과정에서 생성된 리튬 폴리설파이드가 전해질에 녹아 음극 쪽으로 이동하여 발생하는 *셔틀 현상을 막을 수 있어야 한다.
☞ 셔틀 현상(Shuttle phenomenon): 방전 과정 중 리튬을 말단으로 가지는 황 체인인 중간물질(polysulfides)이 전해질에 녹아 양극과 음극 사이를 확산하면서 전지 내에서 소비되는 것으로서 결과적으로 양극 활물질 손실 및 사이클링 성능 저하를 초래한다.
맥신은 금속 *카바이드 형태로 *다공성이 거의 존재하지 않고 또 리튬 폴리설파이드와 상호작용이 적은 물질이기에 리튬-황 전지의 소재로 이용하기엔 적합하지 않다. 연구팀은 맥신이 포함된 수용액에 초음파를 주입하고, 맥신을 박리시켜 각 단일 맥신 층을 다량으로 제조한 후 충분한 공간을 확보하고 동시에 이산화탄소와 맥신 층을 반응시켜 표면에 리튬 폴리설파이드를 흡착할 수 있는 다량의 산화 티타늄 나노입자를 고르게 합성시켜 문제를 해결했다.
☞ 카바이드(carbide): 탄소와 그 밖의 하나의 원소로 이루어진 화합물.
☞ 다공성(porosity): 고체가 내부 또는 표면에 작은 빈틈을 많이 가지는 성질.
연구팀이 개발한 산화 금속이 고르게 분포된 판형 맥신 제작 기술은 맥신 전구체 종류에 상관없이 적용할 수 있다. 연구팀은 이와 함께 이 기술을 사용하면 길이 50~100 나노미터(nm), 지름 20 나노미터(nm)의 땅콩 모양의 나노입자들이 형성된 판형 맥신을 제조 가능함을 이번 연구를 통해 확인했다.
연구팀 관계자는 "산화 금속 판형 맥신 제조공정은 수용액처리 및 이산화탄소와의 반응으로 이뤄진 단순화된 공정이기 때문에 온도, 반응시간 조절로 다양한 판형 소자 제조 및 비용 절감이 가능하고 리튬-황 전지 성능을 강화하는데 기여할 것ˮ이라고 설명했다.
제1 저자인 이동규 박사과정 학생도 "이산화탄소와의 반응을 통해 제조된 산화 금속 판형 맥신은 리튬-황 전지의 양극뿐 아니라 분리막에 필름 형태로 성형해 셔틀 현상을 이중으로 방지할 수 있는 막을 제조할 수 있다ˮ면서 "균일한 금속산화물 나노입자가 형성된 판형 맥신은 전극 및 다양한 에너지 저장장치 소자에 사용될 것ˮ 이라고 소개했다.
한편 이번 연구는 한국연구재단의 Global Research Development Center Program과 Korea CCS R&D Center 기술개발사업의 지원을 받아 수행됐다.
2020.08.25 조회수 32447 -
정유성 교수, 인공지능을 통한 소재 역설계 기술 개발
〈 정유성 교수, 노주환 박사과정〉
우리 대학 EEWS대학원/생명화학공학과 정유성 교수 연구팀이 인공지능을 활용해 원하는 물성을 갖는 신소재를 역설계하는 기술을 개발했다.
연구팀은 알고리즘을 통해 수만 개의 물질을 학습시킨 뒤 인공지능을 통해 원하는 물성을 갖는 소재를 역설계하는 방식으로 4종의 신물질을 발견했다. 향후 신소재 개발에 크게 이바지할 수 있을 것으로 기대된다.
노주환 박사과정이 1저자로 참여한 이번 연구 결과는 ‘셀 (Cell)’ 자매지 ‘매터(Matter)’ 10월 2일 자 온라인판에 출판됐다. (논문명 : Inverse Design of Solid State Materials via a Continuous Representation)
소재 연구의 궁극적인 목표는 원하는 물성을 갖는 신소재를 개발하는 것이다. 하지만 현재까지의 신소재 개발은 화학적 직관과 실험적 시행착오를 통한 방법 위주였기 때문에 개발 비용과 시간이 많이 들어 소재 개념화에서부터 상용화에 걸리는 시간이 평균 30년 정도 소요됐다.
기존의 소재 개발 과정은 소재를 시행착오를 통해 합성하고 난 후 물성을 측정해 만들어진 소재가 응용 목적에 맞는 소재인지를 평가하는 방식으로 개발됐다.
정 교수 연구팀은 인공지능 기술과 슈퍼컴퓨터 활용을 융합해 이러한 소재 개발을 기간을 크게 단축할 수 있는 새로운 소재 역설계 방법을 개발했다. 정 교수팀이 개발한 소재 역설계 방법은 기계(알고리즘)로 기존의 수만 개 물질과 그 물질들이 갖는 물성을 학습하게 한 후, 원하는 물성을 갖는 물질을 인공지능 기반 알고리즘이 역으로 생성하는 방식이다.
연구팀이 개발한 소재 역설계 방법은 기존의 컴퓨터 스크리닝을 통해 소재 설계를 가속화 하는 연구와도 차별성이 있다. 스크리닝 기반의 소재 발견 기술은 발견될 물질이 스크리닝 대상이 되는 물질 데이터베이스를 벗어날 수 없다는 한계를 가지고 있다. 따라서 데이터베이스에 존재하지 않는 새로운 형태의 소재를 발견하지 못한다는 단점이 있다.
연구팀이 개발한 신소재 역발견 모델은 인공지능 모델의 한 종류인 생성모델을 이용한 것으로, 생성모델은 이미지 및 음성 처리에 활발하게 활용되고 있는 기술이다. 예를 들어 수천 명의 얼굴들을 기계로 학습하게 해 새로운 사람의 얼굴을 생성해 내는 인공지능 기법이다.
연구팀은 이미지 생성에 주로 쓰이는 생성모델 기반의 인공지능 기법을 알려지지 않은 무기 고체 소재를 생성하는 데 최초로 적용했다. 특히 기존의 생성모델을 고체 소재에 적용하기 위해 역변환이 가능한 3차원 이미지 기반의 표현자를 도입함으로써 현재까지의 소재 역설계 모델의 한계를 극복했고, 이를 iMatGen(image-based Materials Generator) 이라 이름 지었다.
연구팀은 개발된 소재 역설계 기법을 새로운 바나듐 산화물 결정구조를 예측하는데 적용했다. 이 학습 과정에서 기존에 알려진 물질을 제외해 학습하더라도 제외된 물질들을 역으로 재발견할 수 있음을 확인해 개발 모델의 타당성을 검증했다.
최종적으로 개발된 모델을 통해 학습된 연속 잠재공간을 다양한 방법으로 샘플링하고 역변환 함으로써 기존에 존재하지 않는 전혀 새로운 바나듐 산화물 결정구조를 예측할 수 있었다.
정유성 교수는 “이번 연구는 원하는 물성을 갖는 무기 고체 소재를 역으로 설계하는 방법을 데이터 기반 기계학습으로 최초로 보인 예로, 향후 다양한 응용 분야의 신소재 개발에 도움을 줄 수 있을 것으로 기대한다”라고 말했다.
이번 연구 성과는 한국연구재단, 산업통상자원부 산하 에너지기술평가원, 그리고 KISTI의 지원을 통해 수행됐다.
□ 그림 설명
그림1. 개발된 소재 역설계 모델
2019.10.07 조회수 12131 -
제6회 연구실 안전의 날 개최
우리대학이 학생들의 안전 의식을 높이고 대학 내에 안전문화를 확산하기 위한 기념행사를 연다.
안전팀은 대학원총학생회와 공동으로 13일 오후 3시부터 대전 본원 학술문화관(E9) 2층 양승택 오디토리움에서 ‘제6회 연구실 안전의 날’ 행사를 개최한다.
‘연구실 안전의 날’은 지난 2003년 교내 풍동실험실 폭발 사고로 희생된 학생을 추모하고 사고 없는 안전한 대학 연구실을 만들어가자는 취지로 2014년 처음 열렸다.
올해로 6회째를 맞는 이번 행사에는 신성철 총장, 대학원생, 각 학과 안전관리 책임자 등 150여 명이 참석한다. 행사는 안전관리 우수학과 표창, 공모전 수상자 표창, 교내 춤 동아리 공연, 안전연극 공연 순으로 진행된다.
‘KAIST 연구실 안전관리 평가 기준’에 따라 교육, 점검, 위험성 평가, 위원회 운영 및 사고 발생 결과 등을 종합적으로 평가하는 안전관리 최우수학과에는 신소재공학과가, 우수학과에는 바이오및뇌공학과가 각각 선정됐다.
특히, 신소재공학과는 연구자의 안전교육 참여도가 높고 실험실 안전점검 결과에 대한 후속 조치 이행률(100%)이 매우 우수했다는 평가를 받았다.
또한, 연구실 안전문화 캠페인의 일환으로 4월 1일부터 30일까지 58편의 응모작을 접수한 안전 관련 창작물 공모전에서는 총 9개의 수상 작품이 선정됐다.
표어 및 포스터 부문에서는 ‘안전한지 실험말고 안전하게 실험하자(신소재공학과 전성현)’, ‘연구실 안전 황금룰(산업디자인학과 박근용)’이 각각 최우수상 수상작으로 결정됐으며, 그 외 4편이 우수상을 받는다.
‘연구실 안전 토크(Lab Safety Talk)’를 주제로 공모한 카드뉴스와 UCC 영상 부분에서는 최우수 수상작 없이 박지혜(원자력 및 양자공학과)·김창현(생명화학공학과) 학생팀과 박형준(정보전자 연구소) 학생, 카이누리(단체출품)가 각각 우수상을 받는다.
이와 함께 우리 대학 연구실에서 발생한 실제 사고를 배경으로 연출된 안전연극 ‘얼렁뚱땅’과 KAIST 춤 동아리‘루나틱’의 공연도 열린다.
신성철 총장은 이날 축사를 통해 “연구의 시작은 안전의식을 먼저 갖추는 것”이라며 “이번 행사가 연구실 안전문화를 확산시키는 계기가 될 것”이라고 강조할 방침이다.
한편, 지난달 1일부터 ‘제12회 연구실 안전문화 캠페인’도 진행 중인데 SNS 공유 이벤트, 실험 가운과 보안경을 무상으로 지급하는 개인 보호구 무상지급 이벤트, 개인 보호구 전시 및 착용 체험활동, ‘내가 겪은 연구실 사고 이야기’ 강연 등 다양한 프로그램을 운영했다.
우리 대학은 쾌적하고 안전한 연구실 구축을 위해 연구실 정밀안전진단 ․ 실험실 위험성 평가 ․ 분야별 안전교육 등 다양한 예방 안전프로그램을 매년 운영 중이다.작년 6월에는 10년 이상 경력의 현장 전문가들이 3년여에 걸쳐 집필한 연구실 안전 백과사전인 ‘안전 바인더(SAFETY Binder)’를 제작해 900여 개 교내 연구실을 대상으로 배포한 바 있다.
2019.05.13 조회수 14458 -
재료·생명화학공학 분야 세계적 석학들 KAIST에 모인다
재료과학 분야 세계적인 학술지인 네이처 머티리얼스(Nature Materials)誌 빈센트 두사스테(Vincent Dusastre) 편집장 등 국제 학술지 에디터들을 포함해 미국 MIT·스탠포드대학 신소재 및 화학과 교수 등 관련 분야의 세계적인 석학 9명이 한 자리에 동시 집결한다.
KAIST(총장 신성철)는 다음달 7일(화) 대전 본원 KI빌딩 퓨전홀에서 신소재·화학공학·생명공학 분야 전문가 500여 명이 참석해 미래 선도 기술에 대한 최신 트렌드와 학제 간 협력 강화 등을 논의하기 위해‘2018 KAIST 재료/생명화학공학 국제 워크숍’을 개최한다고 25일 밝혔다.
‘유망 소재분야의 빅 아이디어들’이란 주제로 열리는 이번 국제 워크숍에는 재료공학·화학공학·생명공학 분야의 국제 학술지 에디터와 미국 MIT·스탠포드(Stanford)대 교수, 그리고 2015년 세계 최고 응용생명과학자 20인에 선정(2015년 Nature Biotechnology 발표)된 이상엽 KAIST 특훈교수(생명화학공학과) 등이 강연자로 참여해 발표와 토론을 진행한다.
이 국제 워크숍은 KAIST 신소재공학과(학과장 이혁모)와 생명화학공학과(학과장 이재우)가 공동으로 주관, 개최한다.
신성철 KAIST 총장의 개회사를 시작으로 내달 7일 열리는 이번 국제 워크숍에서 우선 네이처 머티리얼스(Nature Materials)誌 편집장 빈센트 두사스테(Vincent Dusastre) 박사는 ‘에너지 소재의 연구동향 및 미래’를 주제로, 미국 화학회가 발행하는 나노분야의 대표적 학술지인 나노학술지(ACS Nano) 편집장인 폴 웨이즈(Paul S. Weiss) UCLA 교수(화학-바이오화학 및 재료공학과)는 ‘나노과학과 나노기술의 미래’를 주제로 각각 발표에 나선다.
재료화학 학회지(Chemistry of Materials) 편집장인 질리안 뷰리악(Jillian M. Buriak) 알버타대 교수(화학과)는 ‘유기 태양전지용 기계학습과 간이 예측모델의 최적화를 위한 응용’을 주제로, 악타 머티리얼리아(Acta Materialia)지 편집장인 크리스토퍼 슈(Christopher A. Schuh) MIT 교수(신소재공학과)는 ‘결정립계(grain boundary) 분리를 통한 나노구조 금속의 3차원 인쇄기술’을 주제로 각각 발표를 진행한다.
이와 함께 매크로몰리큘스(Macromolecules) 부편집장인 티모시 스와거(Timothy M. Swager) MIT 교수(화학과)는 ‘화학반응 및 촉매를 이용한 나노-전자 센서’를 주제로, 제프리 그로스만(Jeffrey C. Grossman) MIT 교수(신소재공학과)와 제난 바오(Zhenan Bao) 스탠포드대 교수(화학과)는 각각 ‘원자크기의 재료설계 기술’과 ‘생체 피부모방 고분자 전자재료 및 디바이스’를 주제로 발표 및 토론에 참여할 예정이다.
이밖에 국내 전문가로는 바이오테크놀리지 저널(Biotechnology Journal) 및 메타볼릭 엔지니어링(Metabolic Engineering)의 편집장인 이상엽 KAIST 교수(생명화학공학과 특훈교수)와 에너지 스토리지 머티리얼스(Energy Storage Materials)지 부편집장인 김상욱 KAIST 교수(신소재공학과)가 각각 발표자로 나선다.
이번 국제 워크숍은 △차세대 기능성 나노구조체 △환경 및 산업용 화학생명공학 소재 △미래 에너지 소재 기술 등 모두 3개 세션으로 나눠 진행되는데 신소재 및 생명화공 분야 세계적인 석학들의 강연 외에도 미래 선도 기술에 대한 최신 트렌드 소개도 함께 이뤄진다.
KAIST는 이번 워크숍을 계기로 국내·외 저명한 석학들과 정보교류를 강화하고 공동 연구를 실시해 세계 최고의 소재기술을 개발하는 기회로 적극 활용할 방침이다.
이번 워크숍의 의장 자격으로 전체 행사를 총괄하는 김일두 KAIST 교수(신소재공학과)는 “내달 7일 열리게 될 이번 국제 워크숍은 재료 및 화학생명공학 분야에서 세계적인 석학들이 한자리에 모이는 국제학술 교류의 장”이라며 “전 세계 나노 신소재 및 화학생명공학 분야의 미래기술을 알 수 있는 소중한 기회가 될 것”이라고 말했다.
한편, KAIST 신소재공학과는 ‘2018 QS 세계대학평가 학과별 순위’에서 전 세계 대학 중 13위(국내 1위), KAIST 생명화학공학과는 ‘2018 QS 세계대학평가 학과별 순위’에서 전 세계 대학 중 14위(국내 1위)를 각각 차지했다.
2018.07.25 조회수 19872 -
故 천성순 원장 제자들의 모임 ‘천사회’를 아시나요?
작고한 스승의 가족과 15년째 만남을 이어오는 우리 학교 졸업생들의 모임이 있다. KAIST 제7대 원장을 지낸 故 천성순 박사의 제자들과 그 부인들이 결성한 ‘천사회’ 회원들이 바로 그 주인공들이다.
‘천사회’는 故 천성순 박사를 사모하는 사람들의 모임이라는 뜻으로 신소재공학과 CDV Lab 출신 졸업생과 그 부인들이 지난 2003년 만들었다. 천 박사 타계 후에 홀로 남은 미망인인 김영자 씨를 자주 찾아가 돌보던 것이 자연스럽게 모임으로 발전했다.
故 천성순 박사는 미국 유타대 교수로 재직하던 중 해외 과학자를 유치하던 당시 정부의 요청을 받고 1972년 귀국해 KAIST 초대 교수진에 합류했다. 천 박사는 당시에는 첨단 학문이었던 재료공학과를 신설해 초대 학과장을 역임하는 등 후학양성에 전력을 기울인 결과, 지난 30여 년 간 48명의 석사 졸업생과 26명의 박사 졸업생 제자를 길러냈다.
우리 학교 전기및전자공학부 박철순 교수(’85년 졸업)는 ‘학문적인 지식 이상의 가르침을 주셨던 분, 제자들이 졸업한 후에도 염려해주시고 길을 제시해주셨던 분’으로 천 박사를 기억한다. 그때 감사했던 마음이 지금도 여전히 남아있는 것이 스승의 타계 후에도 인연을 지속할 수 있는 이유라고 설명했다.
사제지간으로 시작된 인연은 배우자들이 연결고리의 역할을 하면서 더욱 공고하게 결속됐다.
“제자들은 물론이고 부인과 아이들까지도 애틋하게 사랑해주셨어요. 심지어 수십 년이 지난 지금까지도 아이들 이름을 기억해주시고 경조사를 챙겨주시는 분이 천 박사님 사모님이세요.”
김상호 한국기술교육대 교수(’92년 졸업)의 부인 최복연 씨는 1987년 천 박사 부부를 처음 만났다. 대학원생이었던 남편과 결혼하고 아이를 낳아 기르는 동안 천 박사 부부가 부모님처럼 가족들을 돌봐주었다며 애틋함을 드러냈다.
천성순 박사의 부인 김영자(80) 씨는 지난 2008년 자녀들이 있는 미국 LA로 이주한 후에도 이들과의 만남을 계속 이어가고 있다. 지난 4월에는 천사회 소속 열두 명의 부인들이 팔순을 맞은 김영자 여사를 하와이로 초청해 5박 7일간 여행을 함께 하기도 했다. 김 여사는 부인들에게 지난 수십 년간, 인생의 든든한 조력자와 같은 역할을 해왔다. 삶의 조언을 구해올 때 진심을 다해 답해주고, 격려와 칭찬을 아끼지 않는 성품 덕분이다.
‘천사회’는 매년 천 박사의 기일인 2월 26일에 만남을 갖는다. 남편들은 미국으로 출장 갈 일이 생길 때마다 김영자 씨를 방문하고 아내들은 한국에서 두 달에 한 번씩 정기적으로 모이며 일상을 나눈다. 서로의 안부를 챙겨 묻고 살피는 것을 천 박사 부부에게 배웠다며, 최 씨는 “어른이 먼저 베풀어주신 사랑을 남은 사람들이 기억하고 보답하려다 보니 인간적으로 좋은 관계를 오래 유지하는 것 같다.”고 말했다.
‘천사회’에서 주로 활동하는 제자 가운데 5명은 국내 대학교수로, 6명은 대기업 임원으로, 1명은 변호사로 활동하고 있다. 가장 먼저 졸업한 김재곤 한양대 교수(’82년 졸업)부터 가장 늦게 졸업한 김재환 변호사(’96년 졸업)에 이르기까지 ‘천사회’는 40년에 이르는 그들만의 유대감을 쌓아가고 있다. 참 스승이자 어른으로 본을 보였던 천 박사 부부의 내리사랑이 씨앗으로 심겼고, 그 고마운 마음에 응답하는 제자들 내외의 존경과 배려가 쌓여 지금의 뿌리 깊은 모임이 완성된 것이다.
1971년에 시작된 KAIST의 역사 속에는 수없이 많은 스승과 제자의 인연이 존재할 것이다. 하지만 이들처럼 스승이 떠난 빈자리를 남은 이들의 정(精)으로 채워가는 사례는 흔치 않다. 또한, 사제지간을 넘어 가족까지 확장되는 공동체 관계를 긴 세월 동안 유지해가는 사례는 더더욱 드물 것이다.
KAIST는 그간 도전(Challenge)과 창의(Creativity)를 핵심가치로 삼고 과학기술 및 정보통신 분야의 고급인재를 양성해왔지만 지난 2017년 3월 동문 최초로 총장직에 오른 신성철 現 총장이 지난 3월 개최한 비전 2031 선포식에서 포용과 존중의 의미를 담은 배려(Caring) 정신을 강조한 직후부터 도전·창의·배려정신인 ‘C 3 ’ 정신을 새로운 시대정신이자 인재 상으로 삼고 있다. 따라서 이들 천사회의 모임은 가장 KAIST다운 가치를 실천해온 훌륭한 본보기라고 할 수 있을 것이다.
⊙ 故 천성순 박사: 정부의 해외 과학기술자 유치정책에 따라 지난 1972년 미국에서 귀국, 한국과학기술원(KAIST) 창립 때부터 교수로 재직(1972. 9월~2003. 2월)하면서 첨단학과인 재료공학과를 신설해 이 분야의 인재양성 및 학술 발전에도 지대한 공을 세웠다. 미국 유타대 교수로 재직하던 시절인 지난 1968년에는 중석화학증착기술을 연구해 이를 국내 절삭공구에 적용, 수명 향상을 이루는 등 경제발전에도 직접 기여했다. 특히 KAIST를 포함한 정부 출연연구소들이 세제혜택 감소, 정년 단축 등 어려움을 겪을 시기(’82-’84년)인 KAIST 부원장으로 선임돼 연구소 육성 방안을 적극 제시하기도 했다. ’90-’91년 KAIST 부원장직을 다시 맡았고 ’91년 3월부터 ’94년까지 원장으로 재직하면서 KAIST를 세계적인 연구중심의 교육기관으로 발전시키는데 공헌했다. 국립 대전산업대학교 총장(’96~2000)과 2001년부터 국가과학기술자문위원회 위원장을 지내던 중 2003년 2월 향년 69세의 젊은 나이로 세상을 등졌다.
(사진설명) 故 천성순 박사의 제자들과 부인들의 모임인 ‘천사회’ 회원들이 고인의 부인인 김영자 씨의 팔순을 기념하기 위해 지난 4월 하와이 여행을 함께 가서 기념사진을 찍고 있다. 앞줄 오른쪽에서 두 번째가 김영자 여사.
2018.07.12 조회수 11525 -
제5회 연구실 안전의 날 행사 개최
〈 (왼쪽부터) 김영일 의과학대학원 안전담당자, 박오옥 교학부총장, 김인준 의과학대학원 학과장 〉
우리 대학이 대학원총학생회와 공동으로 11일(금) 오후 3시 본원 학술문화관 양승택 오디토리움에서 ‘제5회 연구실 안전의 날’행사를 개최했다.
‘연구실 안전의 날’은 지난 2003년 교내 풍동실험실 폭발사고로 희생된 학생을 추모하고 사고 없는 안전한 대학 연구실을 만들어가자는 취지로 2014년 처음 열렸다. 연구실 안전에 대한 구성원의 공감대를 형성하고 대학 내 안전문화 확산을 위한 행사이다.
올해로 5회 째를 맞이하는 이번 행사에는 박오옥 교학부총장을 비롯한 대학원생과 연구실 안전관리 책임자 등 200여 명이 참석했다.
이번 행사는 안전관리 우수학과 표창, 표어 ․ 포스터 ․ UCC ․ 연구실안전아이디어 공모전 표창, 안전연극, 개인보호구 무상지급 이벤트 순으로 진행됐다.
안전관리 우수학과에는 의과학대학원이 선정됐다. 연구자의 안전교육 참여도가 높고 실험실 안전점검 결과에 대한 후속조치 이행률(100%)이 매우 우수했다는 평가를 받았다.
표어 및 포스터 공모전에는 총 74점이 출품됐는데 ▲입지 않은 실험복, 내일 입을 환자복 (표어 ․ 신소재공학과 최진호) ▲당신의 병명은 ‘안전 불감증’입니다.(포스터 ․ 산업디자인학과 임현정) ▲사고사례와 대처방안 전파요령(아이디어 ․ 신소재공학과 이지영) ▲영상수공업(UCC ․ 한솔, 강동원, 김도헌)이 각각 수상했다.
이밖에 연구실에서 발생한 실제사고를 배경으로 연출된 안전연극 ‘괜찮아지는 날’과 동아리 루나틱의 공연도 열렸다.
신성철 총장은 “연구의 시작은 안전의식을 먼저 갖추는 것이다”며 “이번 행사가 연구실 안전문화를 확산시키는 계기가 될 것이다”고 말했다.
우리 대학은 쾌적하고 안전한 연구실 구축을 위해 연구실 정밀안전진단, 실험실 위험성 평가, 분야별 안전교육 등 다양한 예방안전 프로그램을 운영 중이다.
2018.05.14 조회수 12133 -
대한민국 100대 기술 이끌 주역에 우리 대학 교수 8인 선정
한국공학한림원이 지난 18일 발표한 2025년 대한민국 성장엔진이 될 미래 100대 기술과 그 주역 238명에 우리 대학 교수 8명이 선정됐다.
한국공학한림원은 가까운 미래인 2025년에 상용화가 가능하며 산업발전에 크게 기여할 기술을 중심으로 선정했고, 현재 이들 기술 개발에 있어 핵심 역할을 수행하고 있는 기술별 주역을 3명 이내로 뽑았다고 밝혔다. 미래 한국을 먹여 살릴 젊은 주역을 격려하고 더 많은 인재를 키우기 위해 젊은 연구자(엔지니어) 중심으로 선정했다고 말했다.
238명 주역들을 기관별로 분류해보면 대학이 78명으로 가장 많았고, 대기업 76명, 정부출연연구소를 포함한 공공기관 65명, 중소·중견기업 19명 순이었다. 우리 대학은 교육기관 중 서울대에 이어 2번째로 많은 주역을 배출했다.
학과별로는 생명화학공학과가 4명으로 가장 많은 인원을 차지했고 항공우주공학과, 원자력및양자공학과, 바이오및뇌공학과, 신소재공학과가 각각 1명씩 선정됐다.
분야별로는 ▲화학생명 분야에 이재우 교수(CCS 및 저장 플랜트), 김희탁 교수(수소전지 기술), 김신현 교수(멀티 타겟 질병진단용 바이오 센서 시스템), 임성갑 교수 (차세대 디스플레이 소재, 공정, 장비 기술) 교수가 선정됐다.
▲기계 분야는 최한림 교수(지능형 무인기 협업 기술), ▲재료 자원 분야는 류호진 교수(발전, 항공용 초내열 소재), 박병국 교수(차세대 메모리 반도체 기술), ▲전기전자 정보 분야는 남윤기 교수(뇌과학응용기술)가 선정됐다.
2017.12.21 조회수 20931 -
류호진 교수, 금속 칵테일로 핵융합에 사용가능한 신소재 개발
우리 대학 원자력 및 양자공학과 류호진 교수 연구팀이 칵테일처럼 여러 원소를 혼합하는 방식을 통해 핵융합 플라즈마의 대면재로 적용 가능한 신소재 합금을 개발했다.
이번 연구를 통해 핵융합 발전과 같은 극한적 환경에서 사용되는 금속의 범위가 다양하게 확장될 것으로 기대된다.
오와이스 왓심 박사과정이 1저자로 참여한 이번 연구는 온라인 국제 학술지 ‘사이언티픽 리포트(Scientific Report)’ 5월 16일자에 게재됐다.
미래 에너지원으로 여겨지는 핵융합 발전을 실현하기 위해서는 고온의 플라즈마를 가두고 있는 토카막(tokamak) 용기의 내구성이 중요하다. 도넛 모양의 토카막은 강력한 자기장을 통해 1억℃가 넘는 플라즈마를 안정적으로 유지시켜주는 역할을 한다.
그럼에도 불구하고 플라즈마의 고온에 따른 열부하, 플라즈마 이온, 중성자 등으로 인해 토카막 용기는 손상이 발생한다. 이 토카막 용기를 보호하기 위한 대면재로 텅스텐 등의 금속이 쓰이고 있으나 완벽한 핵융합 발전을 위해서는 고성능 신소재의 개발이 필수적이다.
류 교수 연구팀은 텅스텐에 소량의 금속을 첨가해 물성을 개량하는 기존 방법들보다 한 발 더 나아가 다량의 금속을 동시에 혼합하는 기술을 활용했다.
이는 마치 칵테일처럼 여러 금속 분말을 혼합한 후 소결하는 분말야금 기술로 이를 통해 텅스텐보다 경도와 강도가 2배 이상 향상된 신소재 합금을 제조하는 데 성공했다.
핵융합에서는 다양한 물질을 함께 혼합하는 위와 같은 방식이 역효과를 발생시키기도 한다. 몰리브덴, 니오븀 등은 핵융합을 하면서 발생하는 중성자와 반응을 해 방사성이 높은 원소로 탈바꿈하는 방사화 현상이 발생해 방사능을 발산하기도 한다.
류 교수 연구팀은 이러한 제약들을 고려해 크롬, 티타늄 등을 첨가했고 이는 경도 향상 뿐 아니라 제조 공정의 촉진, 방사화 방지 등의 효과도 얻어냈다.
연구팀은 고온 기계적 특성과 더불어 열전도도, 플라즈마 상호작용, 중성자 조사취화, 트리튬 흡수 억제, 고온 내산화 특성 등을 최적화하는 합금 조성을 찾기 위한 연구를 계속 진행할 예정이다.
류 교수는 “핵융합 플라즈마 대면재는 열 충격과 플라즈마 및 중성자로 인한 손상이 극심해 이를 견딜만한 금속이 없을 정도로 극한적 환경에 노출된다”며 “이번 연구결과로 핵융합 및 원자력용 고융점 저 방사화 금속을 개발하고자 하는 시도가 전 세계적으로 활발해질 것으로 예상된다”고 말했다.
이번 연구는 미래창조과학부와 한국연구재단의 핵융합기초연구사업과 전략구조소재 신공정설계 연구센터의 지원을 받아 수행됐다.
□ 그림 설명
그림1. 연구를 통해 제조된 텅스텐 기반 고강도 신합금
그림2. 고융점 금속 혼합 공정을 통한 핵융합 플라즈마 대면재 개발 개요
2017.05.24 조회수 16989 -
2017 QS 세계대학평가, 20위 內 6개 학문분야 진입
영국의 세계대학평가 기관인 QS가 8일 발표한 ‘2017 세계대학평가 학문분야별 순위’에 따르면 우리 대학 신소재공학과(13위), 생명화학공학과(15위), 건설및환경공학과(15위), 기계항공공학부(15위), 전기및전자공학부(17위), 화학과(18위) 등 6개 학문분야가 세계 20위 이내로 진입했다.
세계 20위내 학문분야는 작년 4개 분야에서 올해 6개 분야(재료과학, 화학공학, 토목•구조공학, 기계•항공공학, 전기•전자 공학, 화학)로 늘어났다.
우리 대학은 신소재공학과(13위), 생명화학공학과(15위), 건설및환경공학과(15위), 기계항공공학부(15위), 전기및전자공학부(17위), 화학과(18위), 전산학부(33위) 등 7개 분야에서 국내 1위를 차지해 다시 한 번 국내 최고의 공과대학임을 입증했다.
이 외에도 물리•천문 분야 44위(국내 2위), 수리과학분야 47위(국내 2위)를 차지했다.
QS는 올해 학문분야별 평가에서 46개 전공분야, Top100위(학문분야에 따라 Top 500위)까지의 랭킹을 발표했다. 평가지표는 ① 학계 평가 ② 졸업생 평판 ③ 논문 피인용수 ④ 연구성과지표(H-index) 등의 지표가 활용됐다.
2017.03.09 조회수 16131