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이상엽교수팀, 시스템생물학 기반 산업용 미생물 개발 전략 제시
-생명공학분야 권위 리뷰지 “생명공학의 동향 (Trends in Biotechnology, Cell Press)” 표지 논문 게재
우리학교 생명화학공학과 및 바이오융합연구소 이상엽(李相燁, 44세, LG화학 석좌교수) 특훈교수와 바이오융합연구소 박진환(朴軫煥, 38세) 박사 연구팀이 다가오는 산업바이오텍 시대에 경쟁력을 갖추기 위한 시스템 생물학 기반의 미생물 대사공학 전략을 개발했다. 이 연구 결과는 셀(Cell)誌가 발행하는 생명공학 분야 최고 권위 리뷰지인 생명공학의 동향(Trends in Biotechnology) 8월호 표지 논문에 게재됐다. 교육과학기술부 게놈 정보 활용 통합 생물공정 개발 사업의 일환으로 수행한 이번 연구는 산업용 미생물을 개발함에 있어 유전체 및 기능 유전체 정보와 가상세포 시뮬레이션을 통합 적용하고, 발효 및 분리정제 공정까지 고려한 대사공학 방법을 제시함으로서 다가오는 바이오 기반 산업 시대에 경쟁력을 갖는 균주 개발 전략을 체계적으로 제시한 것으로 평가됐다.
유가가 고공행진을 계속하고 지구온난화 등 환경문제가 심각하게 대두되는 지금 세계 각국은 바이오매스를 이용하여 화학, 물질, 에너지 등을 생산하는 바이오기반 산업 시스템 구축에 박차를 가하고 있다. 미생물을 이용한 산업바이오텍 공정이 경쟁력을 갖추기 위해서는 자연계에서 분리된 미생물의 낮은 성능을 대폭 향상시키기 위하여 대사공학으로 미생물을 개량하여야 한다. 기존의 산업바이오텍에 사용되는 미생물 균주 제조 방법과 공정개발은 무작위 돌연변이화 및 균주의 일부분만 직관적으로 조작하는 방법에 의해 수행되었다. 하지만 이들은 원하지 않은 부분에도 돌연변이를 일으켜, 균주 전체의 대사 상태를 한눈에 볼 수 없으며, 향후 환경이 바뀌었을 때 추가 개발이 용이하지 않다는 단점이 있었다. 李 교수 연구팀은 시스템 생물학의 원리에 입각하여 크게 3 단계로 나누어 체계적으로 미생물을 개발하는 새로운 전략을 제시하였다. 1단계에서는 미생물의 조절 기작 등 연구를 통해 알게 된 사실에 기반하여 게놈상의 필요한 부위만을 조작, 초기 생산균주를 제작한다. 2단계에서는 시스템 수준의 분석을 통하여 확보한 오믹스 데이터와 가상세포의 시뮬레이션 결과를 융합, 세포내의 대사흐름 최적화를 통해 목적 산물을 최고 수율로 생산할 수 있는 균주를 제작한다. 마지막 3단계에서는 실제 생산 공정 개발 단계에서 생길 수 있는 문제점들을 시스템 생물학 기법에 입각하여 해결함으로써 우수 산업용 균주의 제조를 완료한다. 이 전략은 시스템 생물학 원리를 이용하여 균주 전체의 생리 대사 현상을 한눈에 파악하면서 균주의 대사공학적 개량이 가능하다는 점에서 기존의 방법과는 차별된 한 차원 높은 수준의 균주개발 전략이라고 할 수 있다.
이번 논문의 첫 번째 저자인 朴 박사는 "최근 연구팀에서 수행 중인 시스템 생물학 기법을 이용한 실제 균주 제작 과정의 경험과 결과를 토대로 전략을 확립 제시하였기 때문에 실제 생명공학 산업계에 종사하는 연구자들에게 실질적인 도움이 될 것으로 생각한다“고 말했다. 李 교수팀은 실제로 이 전략을 이용하여 최근 용도가 다양한 숙신산을 고효율로 생산하는 미생물과 고수율의 아미노산 (발린, 쓰레오닌) 생산균주, 바이오부탄올 생산균주 등을 개발한 바 있다.
<용어설명>
1) 가상세포: 세포내에서 일어나는 모든 효소 반응을 컴퓨터에서 재구성하여 실제 세포처럼 반응 시켜 결과를 예측하는 시스템을 말한다.
2) 대사공학: 세포의 대사 및 조절 회로를 체계적으로 조작하여 원하는 생산물을 고효율로 생산할 수 있도록 만드는 기술을 말한다.
3) 오믹스 (omics): 세포 또는 개체 내에서 발현되는 단백체(proteome), 전사체(transcriptome), 대사체(metabolome), 흐름체(fluxome) 등 생명현상과 관련된 중요한 물질에 대한 대량의 정보를 획득하여 이를 생물정보학 기법으로 분석하여 전체적인 생명현상을 밝히려는 학문이다4) 시스템 생물학 (systems biology): 각종 오믹스(transcriptome, proteome, fluxome, metabolome) 데이터를 융합하고 전산 생물학 기법으로 해석하여 세포의 생리 상태를 다차원에서 규명함으로써 세포와 생명체 전체를 이해하고자 하는 학문이며, 이 플랫폼을 기반으로 유용한 미생물의 개발이 가능하다.
2008.07.24
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이상엽교수, 한국생명공학특집호발간
- 바이오테크놀로지 저널, 우리나라 생명공학 특집호 발간- 공동 편집장인 KAIST 이상엽 교수가 한국 특집호 기획 발간- 우리나라 생명공학의 현황과 미래 관련 포럼, 논문 11편 수록독일 와일리(Wiley-VCH)社(1799년 설립, 209년 전통)가 발행하는 바이오테크놀로지 저널(Biotechnology Journal)이 5월호를 우리나라 생명공학에 관한 특집호로 발간했다. 이번 특집호는 이 학술지의 공동 편집장(Editors-in-Chief)을 맡고 있는 KAIST 생명화학공학과 및 바이오융합연구소 이상엽(李相燁, 44세) 특훈교수(LG화학 석좌교수)가 기획했다.
지난 2006년 1월에 창간된 국제학술지인 바이오테크놀로지 저널은 월간으로 발행되며, 각 호별로 특집 테마를 다루고 있다. 이번 특집호는 금년 5월부터 이 학술지의 공동편집장으로 활동하고 있는 이상엽 교수가 출판사 편집자인 바바라 젠슨(Barbara Janssens)의 협조하에 기획하게 되었으며, 우리나라 생명공학의 발전상 등 현황과 미래를 다룬 포럼과 한국학자 논문 11편을 수록했다.
실린 논문은 ▲한국생명공학연구원 생명공학정책연구센터 현병환 박사팀의 우리나라 생명공학의 로드맵인 바이오비전(BioVision) 2016 ▲미생물유전체 프론티어사업단의 김지현 박사팀의 우리나라의 미생물 게놈프로젝트에 대한 그간의 연구와 향후 전망 ▲KAIST 이상엽 교수팀의 시스템 생물학을 대사공학에 응용하는 전략 ▲조광현 교수팀의 칼슘신호전달 네트워크의 동적 분석 ▲광주과학기술원 김도한 교수팀의 심장병 모델에서의 전사체 분석 ▲KAIST 이균민 교수팀의 동물세포의 세포공학을 통한 치료용 단백질의 효율적인 생산 ▲한국생명공학연구원 강현아 박사팀의 메탄올 자화균에서의 단백질 당공학(glycoengineering) ▲KAIST 박태관 교수팀의 단백질 의약품의 인체내 전달 ▲포항공대 차형준 교수팀의 홍합유래의 접착단백질 생산과 응용 ▲서울대 김병기 교수팀의 다양한 생물 촉매반응을 가능케 하는 생촉매 개발 전략 ▲성균관대 심상준 교수팀의 환경으로부터 손쉬운 유해균 진단 등이다.
이번 특집호의 편집을 총괄한 이상엽 교수는 ‘대한민국의 생명공학-차세대 성장동력(Biotechnology in Korea - the next generation growth engine)’ 이라는 제하의 특집호 사설(editorial)에서 “휴대폰에서 HDTV, 자동차에서 유조선, 반도체칩에서 노트북 컴퓨터에 이르기까지 어느 나라를 가도 메이드인코리아를 찾는 것은 어렵지 않게 되었다. 그간 한국의 급속한 성장은 중공업과 전자정보통신 분야가 이끌어 왔다. 이제 한국은 생명공학을 차세대 국가 성장 동력으로 삼고자 한다.”고 의견을 밝혔다. 또한 우리나라의 반만년 역사 동안의 우수한 발효기술, 동의보감으로 대표되는 전통의학 등을 소개하였으며, 이제 한국의 생명공학은 바이오비전 2016으로 한 단계 더 도약을 시도한다고 기술했다. 李 교수는 “이번 특집호는 지면의 제약으로 인해 우리나라 생명공학 연구자들의 우수한 연구결과들을 많이 소개하지 못해 아쉽다. 빠른 시간 내에 우리나라 생명공학의 연구성과를 충분히 알릴 수 있는 ‘바이오텍-메이드인코리아’ 특집호 발간을 추진하겠다.”고 말했다.
2008.05.19
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대외 공식 명칭 “KAIST”로 통일
- 한국과학기술원, 영문 풀네임 등은 사용치 않기로- 명칭혼란 방지와 학교 이미지 명확화 목적우리 학교는 정부부처(예; 과학기술부) 및 연구기관(예; 과학기술연구원 등) 등과의 명칭 혼란을 방지하고, 대외적인 이미지를 명확히 하기 위해 2008년도부터 학교의 공식적인 명칭을 KAIST로 통일한다. 이 방침의 확정까지 KAIST는 학내 전체학과장회의(07.11.30), 정책운영위원회(07.12.3), 학처장혁신전략회의(07.12.10) 등의 심의를 거쳤는데, 이들 회의에서 ▲공식적으로 사용하는 학교명칭은 영문 "KAIST"로 통일한다. ▲Full name(Korea Advanced Institute of Science and Technology)은 사용하지 않는다. ▲꼭 필요한 경우 외에는 한글 명칭 "한국과학기술원"도 사용하지 않는다. ▲KAIST를 불가피하게 한글로 표기해야 할 경우에는 "카이스트"로 쓸 수 있다. ▲또한, 2008년도부터 KAIST에서 나가는 모든 문서(논문 포함)에는 ‘KAIST’라 명기하며, 일반국민들도 그렇게 불러 주기를 요청하기로 한다. 등으로 교명 사용에 따른 기본원칙과 세부원칙들을 정리했다.
2008.01.10
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KAIST 우수예비스타기업에 (주)스펙 선정
KAIST 신기술창업지원단(단장 한순흥 韓淳興)이 산업자원부, 대전광역시 지역혁신특성화사업의 일환으로 추진중인 스타기업육성사업 2차년도 지원대상기업으로 (주)스펙(대표이사 이상희 李相熙)을 선정했다.
스타기업 육성사업은 대전지역 전략산업을 선도할 혁신 주도형 스타기업을 발굴 육성하는 사업이다. 스타기업은 보유기술의 경쟁력 및 시장 성장성이 세계시장에서 우위 확보를 할 수 있는 글로벌 지향 기업중에서 선정된다. 선정된 스타기업에는 대전전략산업기획단 및 지역혁신특성화사업 참여기관과 협력하여 기술, 자금유치, 생산, 마케팅, 해외시장진출, 경영 및 법률자문 등 맞춤형 지원을 통한 기업 성공 모델을 창출한다.
이번에 예비스타기업으로 선정된 (주)스펙은 고진공 브레이징 접합 기술의 국내 최강자다. 지난 2001년 6월 설립된 이래 국내외 대기업/연구소와 공동 연구를 통한 초정밀 마이크로 부품 개발로 국내외에 그 기술을 인정받았다. 기존 제품에 비해 1/5의 가격 경쟁력과 우수한 품질로 마이크로 부품류의 국내시장은 물론 해외 시장까지 공략하고 있다.
현재 (주)스펙이 보유한 마이크로 부품은 화학 및 제약 공정에 쓰이는 마이크로 혼합기, 전자/통신/의료 등 칩을 이용하는 전 분야에 활용이 가능한 마이크로 열교환기, 수소연료 등에 적용되는 마이크로 반응기 등 다양하다.
이번 2차년도 예비스타기업 선정에는 총 22개 지역 유망 중소기업이 신청하여 서류 평가, 현장 방문 평가 등 총 3차에 걸친 기술성과 사업성을 평가 받아 선정되었다. 심사위원장을 맡은 KAIST 신기술창업지원단 한순흥 단장은“우수한 기술력을 가진 지역중소기업들이 많이 신청해서 최종적인 선정에 어려움이 많았다”면서“기술성이 뛰어나고 미래가치가 높은 기업이 우선 선정대상이었으며, 특히 경영자의 경영마인드와 기업의 투명성도 심사과정에 많이 고려되었다”고 심사과정을 설명했다.
스타기업 인증서 수여식은 3월 20일(월) 오후 3시에 KAIST 본관 회의실에서 거행됐다.
2006.03.21
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KAIST-삼성LCD 산학협력 체결
보도자료 2005. 4. 15(금)
KAIST-삼성LCD 산학협력 체결
15일 3시, KAIST 본관 제1회의실에서 전략적 제휴 조인식 가져
삼성LCD 이상완 사장 "Digital Window for Human Dream"을 주제로 특강
연구인력 교류 및 우수 인재 유치를 위한 교두보 마련
KAIST(한국과학기술원, 총장 로버트 러플린)와 삼성전자LCD총괄(사장 이상완 李相浣)은 15일(금) 오후 3시, KAIST 본관 제1회의실에서 전략적 산학 협력관계 수립을 위한 조인식을 가졌다. 러플린 총장과 이상완 사장은 이날 조인을 통해, LCD 및 차세대 디스플레이 관련 공동연구를 추진하고, 우수 인력교류 등 산학 공동 발전을 위한 다양한 활동을 전개하기로 했다.
충청지역에 함께 위치한 삼성전자 LCD 총괄과 KAIST의 산학간 협력은 대한민국을 디스플레이 초일류 국가로 발전시키고, 나아가 충남 일대를 전세계 LCD 산업의 메카인 "크리스털 밸리"로 키워 나가기 위한 교두보를 마련했다는 평이다.
조인식에 이어 이상완 삼성전자 LCD 총괄 사장은 교내 터만홀에서 300백여명의 KAIST 학생들을 대상으로 특강을 가졌다. "Digital Window for Human Dream"이라는 주제로 60분간 진행된 이 날 강연에서 다가오는 유비쿼터스(Ubiquitous) 시대, 디스플레이의 중요성을 강조하는 등 관련 전공 학생들에게 산업의 청사진을 제시해 뜨거운 호응을 얻었다.
이상완 사장은 KAIST는 대한민국의 미래를 짊어질 과학 영재들이 모인 곳이다. 이번 협력을 통해 디스플레이 세계 최고의 기업과 대한민국 최고의 과학기술대학이 손잡고 미래의 디스플레이 기술을 리드해 나가자고 역설했다.
2005.04.21
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과학기술의 이해·접목 통해 문화산업 도약 이끈다
[특별기고] 원광연 KAIST 학술정보처장 / 국정브리핑 2005.4.21
"과학기술의 이해·접목 통해 문화산업 도약 이끈다" 과기부-문화부, 업무협약체결로 문화기술(CT) 구현
과학기술부와 문화관광부의 업무협약체결. 이 소식을 들은 많은 사람들이 의아해 했을 것이다. 과학기술부와 정보통신부, 혹은 보건복지부와 문화관광부 간의 협약체결이라면 몰라도 과학기술부와 문화관광부의 업무협약체결이라니. 과학과 예술, 혹은 기술과 문화는 어떤 기준으로 보아도 가장 거리가 먼 것 아닌가. 두 부처간에 공동 관심사가 조금이라도 있을까. 두 부처가 함께 노력해서 시너지를 얻을만한 공동 사업이 있을까. 20일 두 부처 간에 맺은 협약식에서 오 명 부총리는 과학과 예술은 기본적으로는 하나였으나 사회가 복잡해지고 세분화되는 과정을 거치면서 거리가 점점 멀어졌다고 말문을 열고, 앞으로 과학이 발전하고 예술활동이 진작되기 위해서는 두 분야의 연계와 교류가 그 어느 때보다 요구된다면서 구체적인 협력 분야를 제시했다. 이어 정동채 문화관광부 장관도 과학과 예술의 상승효과를 먼저 언급하면서 문화산업의 도약을 위해서는 첨단과학기술의 이해와 접목이 필수임을 강조하였다.
예술적인 과기부 장관과 산업적인 문화부 장관
이날 협약식에서 한 가지 흥미로웠던 것은 오 명 부총리는 과학과 예술의 상대적인 위상을 비롯한 보다 근본적인 상호작용성에 비중을 둔데 반해서, 정동채 장관은 산업발전, 특히 문화산업발전을 위한 전략으로서의 과학과 예술의 접목을 강조했다는 것이다. 우리나라 미래의 산업발전의 큰 그림을 그리고 있는 오 부총리의 예술적 감각과 우리나라 문화예술 발전을 관장하는 정 장관의 산업적 마인드가 맞아 떨어졌다고 보아야 할까. 확실한 것 하나는 이제 더 이상 학문간의 경계, 산업분야간의 경계, 문화예술장르간의 경계, 그리고 부처간의 경계는 낮아지고 있다는 것이다.
이날 두 부처 협약식의 키워드는 CT라고 해도 과언이 아닐 것이다. CT는 Culture Technology, 그러니까 우리말로 옮기면 문화기술 정도가 적합할 것이다. 그 핵심은 문화라는 것을 자연과학과 공학기술 측면에서 접근해보자는 것이다. 이 용어는 필자가 지금으로부터 꼭 10년 전 제안해서 지금은 학계 일부와 산업계에서 통용되고 있다. 일부에서는 선진국에서도 정립되지 않은 용어를 우리나라에서 임의로 정의해서 사용하는 것은 억지이며 별 의미가 없다고 일축하기도 한다. 그러나 이런 태도는 우리 학계를 영원히 종속적인 틀에 가두어 둘 것이다. 기존 학문 분야에서 열심히 연구해서 선진국과의 격차를 줄이고 일부 앞서는 것도 좋지만, 종전에 없던 분야를 새로 개척하고, 세계를 선도하는 것은 더욱 의미 있는 일이라고 생각한다. 물론 새로운 아이디어가 모두가 인정하는 학문 분야로 자리잡기 위해서는 학문의 체계화와 이론의 정립이 수반돼야 한다.
또 한편에서는 CT를 콘텐츠 기술 (Contents Technology) ? 즉, 게임, 영화, 애니메이션 등을 제작하기 위한 기술로 해석하기도 한다. 물론 이런 부분도 무시할 수는 없다. 이런 맥락에서 지난 2000년 CT는 우연찮게도 국가미래전략기술의 하나로 지정된 바 있으며, 곧이어 과학기술부에서 작업한 국가과학기술지도(로드맵)에도 명시가 되었고, 현재 진행중인 차세대성장동력산업을 위한 기반기술로서도 자리매김을 하였다. 그러나 이런 일련의 움직임보다 더욱 근본적인 이슈가 있다.
과학적인 측면에서 볼 때, 미지의 대상에 관한 논리적 접근은 지난 3천년 가까이 지속돼 왔고, 우리의 탐구 대상은 거시세계와 미시세계, 그리고 인간 자신으로 확장됐다. 그러나 아직도 미스터리로 남아있는 부분이 꽤 있다. 그 중 하나가 인간의 창의성, 예술 활동, 문화 활동이다. 이에 관한 메커니즘을 규명하는 것이 CT의 핵심이다.
컴퓨터가 스스로 창작할 수 있을까
이런 관점에서 재미있는 질문을 던져볼 수 있다. 컴퓨터는 스스로 창작을 할 수 있는가. 컴퓨터는 예술을 감상할 수 있는가. 이런 문제들에 대한 답은 영원히 나오지 않을지도 모른다. 그러나 이로부터 우리는 CT를 체계화하는 실마리를 잡을 수 있다. 먼저, 문화예술에 대한 과학적, 특히 계산학적 접근이다. 즉, 예술의 창작활동과 작품의 감상행위를 계산이론적으로 규명해 보자는 것인데, 이는 물론 학문적인 호기심 이상도 이하도 아니라고 치부해 버릴 수도 있지만, 문화예술산업에 첨단 기술을 접목시키기 위해서는 이러한 이론적 뒷받침이 있어야 하고 따라서 계산이론적 연구가 이 역할을 해 줄 수 있을 것이라고 본다.
두 번째로, 문화, 예술적 요소를 이공학 기술에 접목시킴으로써, 관련 이공학 분야 연구의 새로운 방법론을 개척한다는 측면에서 접근할 수 있다. 이공학의 모든 분야에 예술적 지식과 경험을 도입하는 것이 도움이 되지는 않겠지만, 몇몇 분야에서는 이러한 접근 방법이 가능할 것으로 보일 뿐더러, 경우에 따라서는 현안 문제에 대해 획기적인 해결책을 제시할 수 있을 것으로 믿는다.
세 번째로, 산업적인 측면에서 문화예술산업과 연계된 제반 기술 개발도 CT의 범주에서 체계화하고 발전시킬 수 있다. 앞으로 CT라는 맥락에서의 연구 노력이 가시적인 결실을 볼 것인지는 차치하고라도 적어도 이런 과정에서 이공학, 인문사회학, 그리고 문화예술간에 대화와 소통, 그리고 교류가 촉진된다면 그것만으로도 큰 소득이 될 것이다.
다시 당면과제로 돌아가서, 제조기반의 산업을 지속적으로 발전시키는 것도 중요하지만 지식산업, 특히 문화콘텐츠산업은 탈산업화 시대의 핵심산업이라는 공감대를 형성하고 발전전략을 세울 필요가 있다. 예술가의 창의력을 마음껏 발휘하게끔 하는 기술개발, 하루가 다르게 발전하는 디지털미디어를 기반으로 하는 새로운 기획, 문화콘텐츠산업에 절실히 요구되는 고급인력양성 등 해야 할 일은 많다. 이번 협약식은 이런 여정의 첫 걸음이라고 보며 앞으로 양 부처 간에 실질적인 대화와 협력이 이루어지길 바란다.
2005.04.21
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KAIST 지능로봇연구센터 5월 13일 개소
한국과학기술원(KAIST.총장 홍창선)에 지능로봇연구센터(소장 KAIST 전자전산학과 김종환 교수)가 문을 연다.
KAIST는 오는 13일 학교내 정문술빌딩 1층 드림홀에서 염홍철 대전시장, 김태현 정보통신연구진흥원장 등 200여명이 참석한 가운데 연구센터 개소식을 가질 예정이라고 10일 밝혔다.
지능로봇연구센터는 인간과 상호 작용하면서 정보지원, 교육, 엔터테인먼트 등 언제 어디서나 인간에게 다양한 서비스를 제공하는 인간지향적 IT기반 지능형 서비스 로봇 시스템 기반 기술 확보를 위해 정보통신부 지정 센터로 선정됐다.
이 센터에는 22명의 교수, 9개 연구기관 및 25개 관련 산업체가 참여하고 있다.
개소식이 끝난 뒤에는 센터가 보유한 기술 및 산.학 협력을 위한 컨소시엄 설명회와 제2회 국제지능로봇포럼이 열린다.
지능로봇연구센터와 대전전략산업기획단이 공동 주관하는 이 포럼에서는 유비쿼터스 로봇(Ubiquitous Robot)에 관한 국내외 전문가들의 주제 발표와 대전시의 지능로봇 산업화 전략 발표, 이에 대한 산학연 전문가 패널 토의가 이뤄진다.
특히 이 포럼에서는 김종환 교수 연구실이 최근 개발한 유비쿼터스 로봇(유비봇)인 `리티(Rity)"가 첫 소개될 예정이다.
2004.05.11
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