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기초융합연구를 위한 ‘기초과학동" 준공
- 연면적 13,258㎡(4,011평), 지하1층 ․ 지상7층 규모 -
- 기초과학 분야 융합연구를 위한 집중 실험실 갖춰 -
기초과학 분야 융합연구에 필요한 최첨단 연구시설을 갖춘 ‘기초과학동’ 건물이 대전 본원에 신축돼 7일 오전 11시 준공식을 가졌다.
지난 2011년 7월 착공해 1년 6개월의 공사기간을 거쳐 완공된‘기초과학동’은 지하 1층, 지상 7층, 연면적 13,258㎡(4,011평) 규모다.
기초과학동에는 나노•바이오•물리•화학•생명 등 기초과학 분야의 융합연구를 위해 필요한 각종 최첨단 설비가 갖춰져 있어 관련 분야 교수 및 학생, 연구원 등의 실험실로 사용될 예정이다.
우리대학이 이처럼 최첨단 연구시설을 갖춘 ‘기초과학동’을 갖게 된 데는 김창원 (주)앰코(AMKORE) 회장의 도움이 컸다. 김 회장은 지난 2009년 KAIST에 기초과학 연구에 힘써달라며 100만 달러(한화기준 약 11억원)를 기부했는데 학교 측이 180여억원의 자금을 추가로 투입해 ‘기초과학동’을 건립한 것이다.
이날 준공식에 김창원 회장 내외와 서남표 총장을 포함한 100여명의 교직원이 참석했으며 서 총장은 김 회장에게 감사의 뜻을 전했다.
서남표 총장은 이날 준공식 기념사를 통해 “기초과학동 신축으로 KAIST는 물리•화학•생명•나노 등 다양한 분야의 기초과학 연구시설을 한 곳에 모아 융합연구를 진행할 시설을 갖췄다”며 “이곳 연구실에서 인류사회 발전에 기여하는 큰 연구 성과가 나올 것으로 기대한다”고 말했다.(끝)
2013.02.07
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30여년 근속 한덕우 선생 정년퇴임식 가져
우리학교에서 30여년을 근무한 한덕우 선생(물리학과 실험실습 담당)을 위한 퇴임식 행사가 6월 28일 오후 3시 창의학습관 터만홀에서 열렸다. 100여명의 교직원이 참석한 가운데 열린 행사에 참석한 장순흥 교학부총장은 지난 30여년간 학교발전을 위해 노력한 한덕우 선생의 업적을 소개하며 격려의 축사를 했다. 또한 KAIST 교직원 합창단은 독일민요 ‘축복의 날’을 합창하며 퇴임식을 빛냈다.
한덕우 선생은 퇴임사에서 “미력이나마 KAIST 발전에 동참했다는 긍지로 이 자리를 떠난다”고 밝히면서, “서울 홍릉 한국과학원부터 시작해서 대전 카이스트로 생활이 마무리되는 기나긴 세월에 아쉬움을 뒤로 하고 좋은 기억만 간직한 채 새로운 생활을 시작하겠다”고 소회를 밝혔다. 한편 이날 함께 정년퇴임식을 맞이한 조규섭 책임행정원(정보기술아카데미 소속)은 개인사정으로 불참했다.
다음은 한덕우 선생의 고별사
안녕하십니까? 물리학과에 근무한 한덕우입니다. 이제 ‘근무한’이라고 표현을 과거형으로 해야 되겠군요. 저의 정년자리에 참석해주신 KAIST 여러분들에게 감사의 인사를 드립니다. 아울러 이 자리를 만들어주신 여러분에게 감사의 인사를 드립니다.
저는 2010년 6월 30일부로 정들었던 KAIST에서 정년퇴직을 하게 되었습니다.1977년 7월, 지난 달 돌아가신 물리학과 이상수 교수님과의 우연한 인연으로 정직원이 아닌 프로젝트 직원으로 채용되어 오늘 정년을 맞는 너무나 큰 행복을 누리게 되었습니다. 1979년 촉탁직 임용과 1980년 시험을 거쳐 정규직부터 만 31년을 유일하게 물리학과에서만 근무했습니다. 다른 직원과는 다르게 물리학과 한 곳에서만 임용부터 정년을 맞이한 것은 저만의 커다란 자랑이고 행운이고 복이었습니다.
그동안 부족한 능력이나마 정년퇴직까지 직장생활을 마무리할 수 있었던 것은 주위의 따뜻한 정을 가진 직원분들과 특히 물리학과 교수님들의 넓으신 배려와 도움이 컸습니다.
서울에서 이사한 지 20년이 넘은 동안 낯선 대전이 제 2의 고향이 되었습니다. 그동안 학부생 중에 가장 어린 1학년 학생들에게 기초실험과목 훈련을 습득시키는 실험담당 직원으로 힘든 때도 있었지만, 많은 학생들이 수업에 도움을 주었던 직원으로 기억하는 것으로, 남다른 보람과 자부심을 느끼면서, 미력이나마 KAIST 발전에 동참했다는 긍지로 이 자리를 떠나갑니다.
서울 홍릉 한국과학원부터 시작해서 대전 카이스트의 생활로 마무리되는 기나긴 세월에 아쉬움을 뒤로 하고 좋은 기억만 간직한 채 새로운 생활을 시작할 겁니다.
이곳에 자리해주신 모든 분들게 서운한 기억보다는 성실했고 좋은 만남이었던 직원으로 기억되었으면 하는 게 저의 바램입니다. 그동안 제 곁에서 묵묵히 긴 세월을 저를 믿고 응원해준 사랑하는 아내에게도 감사드립니다.
사랑하는 동료직원 여러분, 그리고 존경하는 KAIST 교수님들, 그동안 고마웠습니다.
KAIST의 무궁한 발전을 기원합니다. 감사합니다.
2010.06.28
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양승만 교수, 인조오팔로부터 초소형 분광분석기 제조
- Advanced Materials 3월 5일자 표지 논문으로 소개 돼 - 초정밀 극미량 물질 인식센서로 활용
오팔은 크기가 수백 나노미터(머리카락 굵기의 약 100 분의 1정도)의 유리구슬이 차곡차곡 쌓여 있는 것으로서, 그것이 아름다운 색을 띄는 것은 오팔이 선택적으로 반사하는 파장영역대의 빛만을 우리가 볼 수 있기 때문이다. 이렇게 오팔보석이 발산하는 아름다운 색깔은 색소에 의한 것이 아니라 이 물질을 이루는 구조가 규칙적인 나노구조로 되어 있기 때문이며 이러한 구조를 광결정이라 한다. 이러한 구조의 광결정은 특정한 파장 영역대의 빛만을 완전히 선택적으로 반사시키는 기능을 보유하게 된다.
생명화학공학과 양승만 교수팀 (광자유체집적소자 창의연구단)은 파장이 서로 다른 빛들을 반사하는 오팔 광결정을 미세소자에 연속적으로 도입하여 무지개 같은 띠 모양으로 제작할 수 있는 기술을 확보했으며 이를 이용해 극미량의 물질을 정밀하게 분석할 수 있는 칩 크기 수준의 미세분광기를 최근 제조했다.
사람마다 고유한 지문을 갖듯이 물질을 이루는 분자도 고유한 지문을 갖는데 이는 분자마다 특정 파장의 빛만을 선택적으로 흡수하거나 방출하는 독특한 스펙트럼을 갖기 때문이다.
따라서, 물질을 구성하는 분자를 광학적으로 인식하기 위해서는 분광분석기 (spectrometer)라는 기기가 필요하며 이는 물질이 갖고 있는 다양한 광정보 처리를 위해 광자소자 및 분석소자를 구성하는데 꼭 필요한 요소 중 하나이다.
그러나 기존의 분광기는 파장에 따른 빛의 공간적 분할을 위한 격자(grating) 및 빛의 진행에 필요한 공간을 요구하므로 고가의 큰 장치로만 제작이 가능하였다.
최근에 많은 주목을 받고 있는 생명공학의 산업적 이용이나 신약개발을 위해서는 부피가 나노리터(10-9L)~펨토리터(10-15L) 정도의 극미량의 샘플을 처리해야 하므로 분석실험실을 반도체 칩과 같이 초소형화한 소위 ‘칩위의 실험실: Lab on a Chip’이 필연적으로 요구된다.
이를 구현하기 위해서는 칩 내부에 분광분석기와 같은 분석소자를 설계해 도입해야 하나 기존의 기술로는 현실적으로 불가능 했다.
이번 연구 결과는 초소형 분석소자의 실용성을 구현하는데 크게 기여한 점을 인정받아 국제적 저명학술지인 어드밴스드 머티리얼스(Advanced Materials) 3월호 표지논문(cover paper)으로 게재됐다. 또한, 나노기술 분야의 세계적 포털사이트인 Nanowerk (http://www.nanowerk.com/)는 이번 연구결과를 ‘광결정으로 미세 분광기를 만들다(Photonic crystals allow the fabrication of miniaturized spectrometers)’라는 제목의 스포트라이트(Spotlight)로 소개하기도 했다.
칩규모의 초소형 물질감지소자는 세계적인 연구그룹들이 활발히 개발 중이다. 이번 연구의 결과는 초소형 분광분석기 구조를 자기조립법으로 만든 최초의 사례로서 이 분야의 국제경쟁에서 우위를 확보하는데 필요한 핵심요소이다.
그림1. 반사색이 연속적으로 변하는 광결정 분광기의 저배율 및 고배율 사진 (분광기가 손톱크기로 초소형화 되었음을 확인할 수 있다)
기본 원리는 아래 그림과 같이 다른 반사스펙트럼을 갖는 콜로이드 광결정을 패턴화하면 미지의 빛이 입사할 경우 반사하는 빛의 세기만을 통해 입사한 미지의 빛의 스펙트럼을 알아낼 수 있다는 것이다.
이러한 아름다운 반사색을 보이는 광결정은 오팔보석, 공작새 깃털, 나비날개, 딱정벌레 등 자연계에 많이 존재하는데 양 교수 연구팀에서는 이를 규칙적으로 패턴화하여 전체 가시광 영역에서 배열한 것이다. 이러한 광결정을 이용하면 공간에 따른 빛의 세기분포를 파장에 따른 빛의 세기분포 즉 스펙트럼으로 물질을 이루는 분자를 재분석해낼 수 있다. 이는 기존의 분광기와는 달리 긴 진행거리를 요구하지 않기 때문에 소형화가 가능하고 신호의 검출은 미세검출기 배열을 통해 가능할 것으로 예상된다.
그림2. 가시광 영역에서 반사스펙트럼을 갖는 콜로이드 광결정 (내부의 나노구조는 나비날개와 공작새 깃털 구조의 광결정와 유사하다)
<용어설명>○ 콜로이드 : 물질의 분산상태를 나타내는 것인데, 보통의 분자나 이온보다 크고 지름이 1nm~100nm 정도의 미립자가 기체 또는 액체 중에 분산된 것은 콜로이드 상태라고 부른다. 예를 들어, 생물체를 구성하는 물질 대부분이 콜로이드 상태로 존재한다.
2010.03.16
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매미와 개구리는 지휘자없이 어떻게 합창할까
나무위의 매미와 논두렁의 개구리는 지휘자 없이 어떻게 합창할까? 이와 관련해서, KAIST 바이오 및 뇌공학과의 조광현 교수는 생명체의 동기화된 주기적 진동신호의 생성원리를 최근 규명했다. 나무에 붙어있는 많은 반딧불들의 동시다발적인 깜빡임, 매미들의 조율된 울음소리, 뇌신경세포들간의 전기신호, 세포내 분자들의 농도변화에 이르기까지 생명체는 다양한 형태의 주기적 진동신호 교환을 통해 정보를 전달하는데, 이들은 놀랍게도 정확히 동일한 위상(phase)으로 동기화되곤 한다. 이는 마치 오케스트라에서 지휘자 없이도 모든 연주가 일정한 박자에 맞춰 이루어지는 것과 같다.
어떻게 생명체의 여러 주기적 진동신호들이 그러한 동기화를 이루는가?
우리학교 바이오및뇌공학과 조광현(曺光鉉) 교수 연구팀이 대규모 가상세포(virtual cell)실험을 통해 생명체의 다양한 주기적 진동(oscillation)신호들이 동기화(synchronization)되는 보편적인 원리를 규명했다.
曺교수팀은 이번 연구를 통해 여러 독립적인 주기적 진동신호들은 양성피드백(positive feedback)을 통해 서로의 위상에 영향을 줘 하나의 동일한 위상으로 수렴되는 현상을 밝혀냈다.
특히 양성피드백은 이중활성(double activation) 또는 이중억제(double inhibition)의 구조로 구현된다. 이중활성피드백은 연결시간지연이 짧을 때, 이중억제피드백은 연결시간지연이 길 때 보다 안정적인 신호동기화를 가능하게 했다.
또한, 노이즈(noise) 교란이 있을 때 이중활성피드백은 진동신호의 주기보다 진폭을 안정적으로 유지하는 반면 이중억제피드백은 연결강도에 불규칙한 변화가 주어졌을 때 일정한 주기와 진폭을 유지시켜줬다. 현존하는 대부분의 현상들이 이러한 원칙을 따르고 있었다.
이번에 규명된 원리는 생체내 주기적 진동신호의 동기화가 교란될 때 발생하는 뇌질환 등 여러 질병의 원인을 새롭게 조명하는 계기를 마련할 것으로 기대된다.
이번 연구는 기존 생명과학의 난제에 대해 IT융합기술인 시스템생물학(Systems Biology) 연구를 통해 해답을 제시할 수 있음을 보여줬으며, 향후 생명과학 연구에 있어서 가상세포실험의 무한한 가능성을 제시했다.
曺교수는 “생명체는 복잡하게 얽혀있는 것으로 보이는 네트워크속에 이와 같이 정교한 진화적 설계원리를 간직하고 있었다”며 “이러한 규칙들은 임의로 수많은 디지털 진동자들을 만들어 인공진화를 통해 신호의 동기화 현상을 관측하였을 때에도 마찬가지로 성립된다는 흥미로운 사실을 확인했다”고 말했다.
이 연구는 교육과학기술부가 지원하는 한국연구재단 연구사업의 일환으로 수행되었으며, 연구결과는 세포생물학 분야 권위지인 세포과학저널(Journal of Cell Science) 2010년 1월 26일자 온라인판에 게재됐다.
세포생물학 실험결과만을 출판하는 이 저널에 순수 컴퓨터시뮬레이션만으로 수행된 가상세포실험 연구결과가 게재된 것은 매우 이례적인 일이다.
인터넷주소: http://jcs.biologists.org/cgi/content/abstract/jcs.060061v1
<용어설명>◯ 양성피드백(positive feedback): 서로 연결되어 있는 두 요소 사이에 어느 하나의 변화가 결과적으로 스스로를 동일한 방향으로 더욱 변화시키는 형태의 연결구조.
<사진설명>◯ 설명: A: 서로 상호작용하는 두 생체신호 진동자(oscillator)들의 예시. B: 이중활성 양성피드백으로 연결된 진동자들. C: 이중억제 양성피드백으로 연결된 진동자들. D: 연결강도에 따라 진동신호 동기화에 소요되는 시간. E: 연결강도 증가에 따라 점차 진동신호 동기화가 되어가는 모습의 예시 (좌측의 비동기화 진동신호들이 점차 우측의 동기화된 진동신호들로 변화되어 가는 과정을 나타냄).
2010.02.02
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대전시와 대전질환모델동물센터 설립 협약체결
우리학교는 지난 2월 1일(월) 오후 2시 대전시청 중회의실에서 첨단의료산업 육성 및 미래 질병연구를 선도할 기본인프라 시설인 ‘대전 질환모델동물센터’를 설립키로 하는 공동협약을 대전광역시와 체결했다.
대전시 박성효 시장, 우리학교 서남표 총장을 비롯해서 바이오기업 대표, 정부출연연 등 전문가 30여명이 참석한 가운데 열린 이번 협약식을 통해 설립될 ‘대전 질환모델동물센터’는 KAIST 내 1,401㎡, 지상3층, 지하1층 규모로 총 45억원(대전광역시 20억원, KAIST 25억원)을 투자하여 2011년 5월 완공을 목표로 하고 있으며, 첨단의료R&D에 필수적인 전임상 연구 및 실험동물 공급을 위한 기본인프라로 활용될 계획이다.
첨단의료R&D에 필수적인 전임상 연구 및 실험동물 공급을 위한 기본인프라 설치로 대전의 의료산업 기반구축과 첨단의료산업 관련 대형 국책사업의 유치를 위한 인프라로 활용하기로 하는 등 센터설립을 위한 구체적인 상호협력 등이 협약 주요골자이다.
대전시는 금번 협약 체결을 계기로 지역내 대학, 정부출연연, 바이오기업의 연구자들에게 질환모델동물 공급 및 기술서비스 프로그램 제공을 통해 첨단의료R&D 거점으로 성장시킨다는 계획이다. 또한, 우리 대학은 질환모델 동물 및 형질전환 동물을 생산할 수 있는 국내 최고의 기술력을 통해, 대전지역 바이오관련 기업 및 연구소의 질환모델동물 수요급증에 대응한 세계적인 의료연구 중심지로 발돋움시킨다는 계획이다.
박성효 대전시장은 “미래 질병연구를 선도할 ‘질환모델동물센터’ 설립을 통해 대전지역의 바이오 융합연구 촉진과 산학연 공동연구 활성화에 크게 기여하게 되며, 앞으로도 첨단의료산업 육성을 위한 지속적인 지원을 아끼지 않겠다.”고 말했다. 앞으로, 대전시와 KAIST는 지역내 산학연 전문가로 구성된 기획운영위원회 등을 통해 세계적 수준의 질환모델동물 생산 및 연구능력을 극대화 하여, 대전지역 바이오연구 활성화에 획기적인 발전방안을 마련할 계획이다.
2010.02.01
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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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한국최초 우주인 이소연 박사 KAIST에서 첫 강의
- 4일(목), KAIST 교내 기계항공시스템학부에서, 한국 우주인 프로그램에 대해 학부생과 일부 대학원생을 대상으로 강의
한국 최초의 우주인인 이소연(30) 박사가 모교인 KAIST에서 겸직교수로 발령받은(2008.9.1일부) 지 처음으로 자신의 우주인 선발과정과 우주실험 등에 대해 후배들에게 강의를 하게 된다.
오는 4일(목) 오후 4시부터 6시까지 KAIST 기계항공시스템학부(N7 건물) 강의실에서 항공우주공학 전공 학부생들과 일부 대학원생을 대상으로 강의를 하게 되는 데, 이 강의는 일반인들의 청강도 가능하다고 학교 측은 밝혔다.
이번 강의는 ‘항공우주공학 신기술 특강’ 과목의 일부로 이뤄진다. 이 강의에는 NASA에서 오랫동안 일하다 귀국한 KAIST 항공우주공학과 박철 교수가 지난 주에 달탐사에 대해 강의한 것을 비롯하여 항공우주분야의 국내 최고 전문가들이 강사로 나서고 있다.
2008.12.04
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KAIST, 대형 건설공학 실험센터 건립
- 총 84억원, 연면적 518평 규모의 지오센트리퓨지 센터 실험동- 최첨단 실험시설 갖춘 지반공학 분야 대표적 모형 실험 시설- 지난 4월 3일(화) 오후 4시 KAIST 교내에서 기공식
KAIST(총장 서남표)는 지반 구조물 축소 모형을 통해 지진이나 제방 붕괴 등 자연 재해를 연구할 수 있는 대형 건설공학 실험시설인 ‘분산공유형 지오센트리퓨지(Geo-Centrifuge) 실험 센터’를 건립한다.
이 실험센터는 총 84억원의 예산으로 연면적 518평에 지하 1층 지상 2층 규모로 지어진다. 최첨단 실험시설을 갖춘 지반공학 분야의 대표적인 모형실험시설로 대학과 연구기관, 기업이 초고속 정보통신망을 통해 교육, 연구, 사회기반 시설물 설계 등에 활용할 수 있다.
센터내에는 지오센트리퓨지 실험실, 모델제작실, 공작실, 지반공학실험실 및 시료보관실 등이 있는 실험동과 제어실, 화상회의실, 전자도서관 및 연구실 등이 있는 연구동이 들어선다. 연구동에는 연구자들을 위한 각종 편의시설과 원거리의 연구자들도 실험에 직접 참여할 수 있는 화상회의 및 원격모니터링 시스템이 설치된다. 또한, 회전반경 5.0m, 최대가속도 130g(중력가속도의 130배), 최대 상재하중 2,400kg의 지오센트리퓨지와 실험 중 지진을 모사할 수 있는 2방향 진동대, 건설공사 과정을 원격으로 모사할 수 있는 로봇 등 세계 최고 수준의 실험 기자재가 갖추어진다.
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. 2005년 허리케인 카트리나에 의한 美 뉴올리언스 지역의 제방 붕괴 과정도 이 모사 실험을 통해 원인을 규명했다.
김동수(金東洙) 센터장은 “지금까지 인프라 부족으로 수행하지 못했던 다양한 실험과 연구가 가능하게 되어 대형 사회기반시설물의 설계 및 시공에 활발한 연구가 이루어질 것이다”며, “외국 기술에 의존해 왔던 센트리퓨지 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 건설교통부가 추진하고 있는 분산공유형 건설연구 인프라 구축사업(KOCED Program)의 일환으로 건립되며, 기공식은 지난 4월 3일(화) 오후 4시 KAIST 교내에서 가졌다.
2007.04.10
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수면부족이 뇌의 기억능력을 심각하게 저하시킨다.
- 유승식(兪勝植) KAIST 바이오시스템학과 겸직교수 겸 하바드의대 교수, MRI를 통한 관련 실험결과 논문이 네이처 뉴로사이언스 온라인판에 게재
- 성장기 아동의 무리한 과외 스케줄에 의한 수면 부족은 생물학적인 학습능력 저하 낳을 수 있어 사람이 잠을 잘 못 자고 나거나, 밤을 샌 다음날에 일어난 일은 왜 잘 기억이 나지 않을까? MRI를 통한 실험결과, 수면부족이 뇌의 기억능력을 심각하게 떨어뜨린다는 내용의 논문이 美 유명잡지에 게재됐다.
KAIST(총장 서남표)는 KAIST 바이오시스템학과 겸직교수이자 美 하바드 의대 교수인 유승식(兪勝植, 37) 교수의 관련 논문이 네이처(Nature) 자매지인 네이처 뉴로사이언스(Neuroscience)의 2월12일자 온라인판에 게재되었다고 밝혔다.
兪 교수는 “수면부족 상태에서의 인간 기억능력 저하(A deficit in the ability to form new human memories without sleep)“라는 제목의 발표논문에서 기능 MRI(fMRI, Functional MRI)를 통한 연구결과,"잠을 잘 못 자고 나거나, 밤을 샌 다음날에 일어난 일은 왜 잘 기억이 나지 않을까?"라는 단순하면서도, 충분히 이해가 갈 만한 현상에 대하여, 부족한 수면은 새로운 기억의 생성/유지에 필요한 뇌의 마(Hippocampus)의 기능을 일시적으로 저하시킨다는 현상을 발견했다. 수면이 기억과 학습에 있어 필요한 기억강화(Consolidation)에 중요한 역할을 한다는 사실은 알려져 있었지만, 지금까지 새로운 정보(일화적 기억: Episodic Memory)를 습득함에 있어서의 수면의 역할에 대한 연구는 없었다.
兪 교수팀은 18세에서 30세사이의 건강한 피험자 28명을 14명씩 2개의 집단으로 나눈 후, 한 집단은 35시간 이상 수면을 취하지 못하게 하고 여러 개의 영상(사진)을 보여주며, 뇌기능을 fMRI를 통하여 관찰했다.
또 다른 대조 집단은 평상시대로 7시간에서 9시간의 충분한 수면을 취하게 한 후, fMRI실험에 참가시켰다. 이틀 후 이들은 다른 사진이 섞인 영상에서 자신이 보았던 사진을 구별할 수 있는 지를 검사했는데, 수면이 부족한 피험자들은 수면부족 상태에서 본 사진을 잘 기억하지 못했다. 정상 수면자에 비해 기억능력이 19%나 떨어지는 것으로 나타났다. 기억 습득 당시에 실시된 fMRI 결과는 수면부족이 해마의 기능을 일시적
으로 저하시킴을 보여줬다. 아울러 뇌의 시상(Thalamus)과 뇌줄기(brain stem, 뇌간)가 저하된 해마의 기능을 보조하는 현상도 목격됐다.
연구결과는 35시간 동안이라는 일시적 수면부족과 기억의 상관관계를 도출했지만, 장기간에 축적된 수면부족도, 인간의 기억(memory),그리고 전반적인 학습 (Learning)에 영향을 줄 수 있다는 가능성을 보여 주고 있다. 인간은 사회적 환경에 의해 수면을 줄일 수 밖에 없는 형편에 처해 있으므로, 연구결과가 내포하고 있는 잠재적 의미는 되새겨 볼만하다. 예로써, 성장기에 있는 아동들의 무리한 과외 스케줄에 의한 수면 부족은 바로 생물학적인 학습능력 저하를 낳을 수 있다는 것이다. 또한, 고령화 사회에서 수면장애에 기인하는 기억능력 감퇴 문제의 해결을 위해서도 수면에 관한 과학적이고 체계적인 연구와 능동적 대책을 필요하게 한다.
兪 교수는 “지난 2003년, KAIST 바이오시스템학과와 KAIST 뇌과학연구 센터의 협력하에 공동실험에 참가한 바 있다“며, ”KAIST가 보유하고 있는 MRI 환경하의 뇌파실험(EEG)가동 기술은 진보된 수면연구에 절대적으로 필요한 기술이다. 국제적 공동연구 환경 조성과 연구기금의 확보가 KAIST의 관련 연구역량을 널리 알릴 수 있는 초석이 될 것이다“라고 밝혔다.
뇌과학분야 연구는 그 중요성에도 불구하고 지금껏 한국에서는 관련 논문을 접하기가 쉽지 않았다. KAIST 겸직교수로 있는 兪 교수의 이번 네이처 자매지 논문발표는 KAIST가 국내 뇌과학 연구분야에서 중요한 역할을 하게 되는 계기가 될 것으로 보인다. 兪 교수는 매년 여름학기에는 KAIST에 머물면서 강의를 하고 있으며, 학생들과 같이 연구업무를 수행하고 있다. 현재 KAIST 바이오시스템학과 박사과정 학생의 지도교수도 맡고 있다.
용어설명
1) 해마 : 뇌의 밑부분에 위치하며, 인간의 기억과 학습에 있어 외부자극을 기억과 관련된 정보로 바꿔주고, 다른 중요한 뇌부분(뇌전엽)에 연결해 주는 중요한 역할을 한다.
2) 일화적 기억(Episodic Memory) : 개인의 경험과 밀착된 기억, 누구를 보았다든지, 무슨 소리를 들었다는 등의 기억. 의미기억(Semantic memory, 대상의 관계나 단어의 의미기억)과는 구별되지만, 해마는 일반적으로 모든 장기적 기억에 관련된다.
3) 시상(THAlamus) : 뇌 회로연결에서의 스위치보드로서, 뇌의 전반적 회로 연결체계를 통제한다.
4) 뇌 줄기(Brain stem): 말그대로 척추와 뇌를 연결하여주며, 소뇌(cerebellum)와 연결되어 인간의 기본적이고 원초적인 기능을 수행하게 도와준다.
2007.03.01
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