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최원호 교수, 플라즈마 내 전자의 가열 원리 규명
〈 최원호 교수, 박상후 연구교수〉
우리 대학 원자력및양자공학과 최원호 교수 연구팀이 약하게 이온화된 플라즈마(weakly ionized plasma)에서 전자가 가열되는 구조와 제어 원리를 규명하는데 성공했다.
플라즈마 내의 모든 반응이 전자로부터 시작된다는 점으로 볼 때 전자의 가열 원리를 규명함으로써 플라즈마를 더욱 자유롭고 다양하게 활용할 수 있을 것으로 예상된다.
이는 대기압 플라즈마 내에 존재하는 자유 전자에 대한 기초 연구 자료로 기존 플라즈마의 활용 및 응용 가능성을 높이는 등 플라즈마 물리학 및 응용기술 발전에 크게 기여할 것으로 기대된다.
박상후 연구교수가 1저자로 참여한 이번 연구는 국제 학술지 ‘사이언티픽 리포트(Scientific Reports)’5월 14일자와 7월 5일자 온라인 판에 연달아 게재됐다. (논문명 : Electron information in single- and dual-frequency capacitive discharges at atmospheric pressure, 단일 및 이중 주파수 대기압 플라즈마의 전자 정보 / Electron heating in rf capacitive discharges at atmospheric-to-subatmospheric pressures, 대기압과 대기압보다 낮은 압력에서 라디오 주파수 플라즈마 내의 전자 가열)
물질의 세 가지 상태인 고체, 액체, 기체와 더불어 ‘물질의 네 번째 상태’라 불리는 플라즈마는 표준 온도 및 압력(25 ℃, 1 기압)의 상태에서는 자연적으로 존재하지 않으나 인위적으로 기체에 에너지를 가하면 플라즈마 상태가 된다.
학계 및 산업계는 활용 목적과 조건에 맞춰 다양한 형태의 플라즈마 발생원을 개발해 사용하고 있다. 특히 대기압 플라즈마는 응용 가능 분야가 다양하고 활용도가 높아 학술적, 산업적 활용성 측면에서 많은 관심을 받고 있다.
일반적으로 플라즈마 내의 다양한 화학적, 물리적 반응은 전자로부터 시작되기 때문에 전자의 밀도와 온도의 시공간적 변화는 아주 중요한 정보이다. 플라즈마 및 가속기 물리학 분야에서 자유 전자의 가열 여부는 과학자들의 관심을 지속적으로 받은 연구 주제이다.
그러나 대기압 조건에서는 자유 전자와 중성기체의 충돌이 빈번하기 때문에 이온화된 플라즈마 내 자유 전자의 밀도와 온도를 측정하는 데에는 한계가 있어 자유 전자의 가열 구조 및 원리를 실험적으로 규명할 수 없었다.
또한 전자 가열의 제어 방법 및 주요 요인에 대한 정보가 부족해 플라즈마의 반응성과 활용성 개선이 제한적이었다.
연구팀은 문제 해결을 위해 전자-중성입자 제동복사(electron-neutral bremsstrahlung)란 기술을 이용해 플라즈마 내 자유 전자의 밀도, 온도를 정확히 진단하고 이를 2차원으로 영상화하는 기술을 개발했다.
연구팀은 개발한 진단 기술을 이용해 대기압 플라즈마에서 수 나노초(10억분의 1초) 단위로 자유 전자의 온도(에너지)를 측정해 전자가 에너지를 얻는 가열 과정의 시공간적 분포 및 근본 원리를 밝히는 데 성공했다.
0.25~1기압 압력구간에서의 전자 온도의 시공간적 분포의 변화를 실험적으로 최초로 확인해 대기압 및 대기압보다 낮은 압력에서 전자가 에너지를 얻는 가열의 기본 원리를 규명했다.
최 교수는 “이 연구 결과는 자유 전자와 중성입자의 충돌이 매우 빈번한 조건에서 발생하는 플라즈마에서의 전자 가열 원리를 학문적으로 이해하는 데 유용할 것이다”며 “이를 통해 경제적, 산업적 활용 가능한 대기압 플라즈마 발생원을 개발하고 다양하게 활용하는데 큰 역할을 하길 기대한다”고 말했다.
이번 연구는 국가핵융합연구소의 미래선도플라즈마-농식품융합기술개발사업의 지원을 받아 수행됐다.
□ 그림 설명
그림1. 측정된 파장의 제동복사 및 전자 온도의 시공간적 변화
그림2. 단일 및 이중 주파수로 구동하는 플라즈마에서 측정된 제동복사 및 전자 온도의 시공간적 변화
2018.07.26
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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
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신성철 총장, 2018년 신년사
신성철 총장은 새해 신년사에서 “2018년은 글로벌 가치창출, 세계 선도대학이라는 비전을 달성하기 위해 힘차게 도약하는 한 해가 될 것” 이라고 선언하고 “끊임없는 도전과 혁신을 통해 국민과 국가에 희망의 등불이 되는 KAIST를 만들자”고 역설했다.
신 총장은 2일 대전 본원 대강당에서 열린 시무식에서 ‘창의와 도전(Creativity and Challenge)’ 이라는 기존 핵심가치에 배려(Care)정신을 추가한 ‘3C 인재상’을 새롭게 제시하면서 “구성원들 모두가 함께 상생·발전하는 배려의 정신을 통해 국민과 국가에 감동을 주는 KAIST 스토리를 만들어 가자”고 주문했다.
신 총장은 신년사를 통해 “우리 KAIST는 임팩트 있는 선도형 R&DB 사업을 통해 작년 총 연구비가 3,400여억 원 규모로 전년대비 약 15%(정부 9.7%, 민간 40%)나 성장했고, 기술기반의 한국형 스타트업 모델 개발 등 창업문화 확산에 집중한 결과, 교원창업 10건, 학생창업 23건의 성과를 거뒀으며 기술이전료 수입도 전년대비 약 5% 증가했다”고 말했다.
신 총장은 이와 함께 “기술 분야별 특허 포트폴리오 구축을 통해 대형 기술이전이 증가하고 있으며 특히 국내대학 사상 최초의 국제표준특허로 등록된 차세대 고효율 영상압축기술(HEVC)을 비롯해 22건의 국내·외 표준특허를 획득했다”면서 “새로운 형태의 기술사업화 모델제시를 통해 대형 로열티 수익에 대한 기대감이 높아지고 중소·중견기업 대상의 기술과 특허지원을 위한 기반을 다지고 성과를 거둔 한 해였다”고 회고했다.
아울러 그는 “거액기부 모금활동은 물론 하루과일 캠페인·팀카이스트 캠페인 등 다양한 소액 기부 프로그램을 선보여 동문들과 학부모들의 적극적인 참여로 한 해 기부건수가 최초로 1만1천여 건을 넘었고 기금모금 규모도 전년대비 3배 이상 늘었다”고 밝혔다.
신 총장은 또 “제1회 엠버시 데이(Embassy Day) 개최 등 우수 외국인 학생 유치활동을 통해 외국인 학생 수가 전년대비 7.3% 증가해 작년 12월말 현재 외국인 학생 수는 전체 학생 수 대비 8.4%인 92개국 900여명 수준으로 증가했고 26명의 우수한 신임교원 임용과 함께 12명에게는 학교의 공식 오퍼레터를 발송하는 등의 성과를 거둬 교내외로부터 따뜻한 관심과 격려를 받았다”고 말했다.
신성철 총장은 “2018년은 KAIST가 글로벌 가치창출, 세계 선도대학을 향해 힘차게 도약하는 원년이 될 것” 이라며 “작년 2월 취임당시 제시한 교육·연구·기술사업화·국제화·미래전략 등 5대 혁신방안이 비전2031 위원회에서 구체화된 만큼 이를 토대로 도전과 혁신을 가속화 하겠다”고 강조했다.
신성철 총장이 신년사에서 밝힌 2018년 주요계획을 보면 그는 우선 ▲교육혁신을 위해 4차 산업혁명 시대에 대비한 글로벌 리더 양성을 위한 교육모델로‘융합기초학부’설치를 제시했다. 우리대학은 이를 위해 작년부터 김종득 단장(생명화학공학과·명예교수)을 포함, 총 11명의 교수진으로 구성된 ‘융합기초학부 설립추진단’을 운영 중이다.
현재 2019년 3월 시행을 목표로 뉴(New) 교과과정 설계와 교과목 개발계획 등을 마련 중인데 올해 안에 내부 공청회 등을 거쳐 최종 확정된다. 기존학과 외에 기초과학 실력과 인문학적 소양이 튼튼한 융합형 인재를 양성하는‘융합기초학부’가 추가로 설치되면 학부생들은 전공 선택의 폭을 보다 넓힐 수 있다.
봉사에 대한 열정, 도전과 희생정신, 리더 로서의 책임감 함양을 위한 글로벌 봉사단 활동의 활성화와 가상 캠퍼스(Virtual Campus)의 확대·운영을 통한 기업 인력의 업스킬링(Upskilling) 등 재교육 프로그램 활성화에 대한 의지도 강하게 밝혔다.
이를 위해 온·오프병행 토론식 통합학습시스템인 Education 4.0과 무료 온라인 강좌인 KOOC(KAIST Massive Open Online Course) 등 우리대학 자체 스마트학습 인프라와 교육노하우를 접목, 원격강의를 통해 학업과 실무를 병행하는 학위과정을 운영함으로써 국내기업들이 자체경쟁력을 높을 수 있도록 적극 지원할 방침이다.
신 총장은 또 융복합화가 가속화되고 있는 4차 산업혁명 시대를 언급하면서 ▲연구혁신을 위한 방안으로 ‘4차 산업혁명 융합관’ 건립을 재추진하는 등 융합연구와 융합연구가 결합하는 메타융합 연구플랫폼을 조성해 4차 산업혁명을 선도하겠다는 강한 의지를 내비쳤다.
학문의 깊이 있는 발전을 위해서 시니어와 주니어 교수 간에 세대를 뛰어넘어 상보적·연속적인 협력을 통해 학문의 대를 잇게 하는 ‘초세대 협업연구실’의 성공모델을 만들어 우리대학이 국내 최초로 도입한 이 제도가 안정적으로 정착될 수 있게 지원·육성할 계획이다.
또 오픈 이노베이션과 협업연구 강화를 위해 우리대학을 대덕특구는 물론 국내외 기관과 인재가 모여드는 협업과 혁신의 공간인 ‘오픈 이노베이션 허브(Hub)’로 만들어 우리대학의 지경(地境)을 점진적으로 확대하는 방안도 함께 제시했다.
대학의 R&DB 사업은 대학의 재정확충뿐만 아니라 청년 일자리 창출과 국가경쟁력 제고를 위해 매우 중요한 사업인 만큼 ▲기술사업화 혁신을 위해 성장가능성이 높은 우수기술과 기업을 선별할 수 있는 전문 인력을 대폭 충원키로 했다.
선별된 기술과 기업에 대한 출자방식을 상황에 맞도록 다양한 제도를 개발, 도입하고 창업관련 교내 제반규정을 검토해 창업이 신속하게 이뤄질 수 있게 재정비 하는 등 창업문화 조성과 확산에도 적극 나설 계획이다.
작년 말 서울시가 구축한 양재혁신허브 구축운영사업과 연계해 KAIST창업원과 판교(성남)·강남(서울)을 잇는 ‘창업성공 벨트’를 구축하는 한편 기술사업화의 빠른 진행을 위해 우리대학의 우수한 기술과 연계한 이스라엘 요즈마펀드 등 국내외 창투사와의 업무협력도 대폭 확대하기로 했다.
이밖에 우리대학이 보유 중인 우수인력과 기술을 기반으로 구성되는 ‘K-Industry 4.0 추진단’을 출범시켜 국내 중소기업들이 세계 수준의 스마트 팩토리를 구축할 수 있게 하는 중소기업 스마트화 사업지원도 적극 추진할 계획이라고 신 총장은 덧붙였다.
▲국제화를 위한 혁신방안으로는 한(韓)영(英) 이중언어 소통 캠퍼스 구축사업을 한층 강화하기 위한 영어교육의 확대와 함께 외국인 학생을 대상으로 다양한 한국어 학습연계형 문화체험 프로그램을 개발, 제공한다. 외국인 학생들의 어려움을 선제적으로 파악해 상담하고 문제를 해결하는 방안도 마련할 예정이다.
특히 외국인 구성원들의 자녀교육 지원을 위해 대전외국인학교(TCIS)와 긴밀한 협력을 통한 수업료 할인율 제고, KAIST 어린이집 수용인원 및 교내 인터내셔널 푸드 코너의 점진적 확대 등 외국인 친화적인 캠퍼스 환경 구축사업도 적극 추진한다.
WEF(세계경제포럼)와 같은 세계적인 기관들과는 국제학술행사를 공동개최하거나 THE와 QS 등 세계대학평가기관들이 주최하는 국제행사에 총장이 적극적인 참여를 통해 유대관계를 강화하는 한편 교육·연구·기술사업화 등 다양한 분야에서의 우리대학이 지닌 역량에 대한 적극적인 홍보활동을 통해서 해외 인지도를 높이는 작업도 적극 추진하겠다고 밝혔다.
신 총장은 ▲미래전략 혁신방안의 일환으로 우선 작년 2월 취임당시 국가와 국민들에게 KAIST가 희망의 등불이 될 것임을 제시하고 약속한 일명 제2 터먼 보고서로 불리는 ‘비전 2031’ 보고서가 지난 10개월간 학생 및 교직원 등 내부구성원과 외부전문가들의 적극적인 협조로 많은 논의를 거쳐 현재 총장자문위원회(PAC) 검토만 앞두고 있다며 오는 3월 20일 개최예정인 ‘KAIST 비전 2031 선포식’을 통해 이를 공개할 방침이라고 말했다. 아울러 신 총장은 추후 이 보고서를 ‘(가칭) KAIST가 열어가는 대한민국’ 이라는 책으로 출판해 국민들과도 공유할 방침이라고 밝혔다.
4월에는 세계경제포럼(WEF)과 함께 클라우스 슈밥 회장이 직접 참석하는 ‘4차 산업혁명 구현에 관한 국제포럼’을 공동개최하는 한편 ‘(가칭) KAIST 미래전략연구소’를 출범시켜 불확실성 시대에 KAIST뿐만 아니라 와 국내 주요이슈들에 대해 전략을 연구하고 그 결과를 조언하는 싱크탱크 그룹으로 점진적으로 육성, 발전시켜 나갈 계획임을 공개했다.
신성철 총장은 마지막으로 “구성원 여러분이 KAIST이고 KAIST는 대한민국의 미래다”라고 강조한 뒤 “역사의 지평선 너머를 보는 우리의 꿈과 비전은 국가와 인류사회의 발전에 크게 기여할 것” 이라고 말했다. 신 총장은 이어 “글로벌 가치창출, 세계 선도대학을 향한 우리의 도전과 혁신은 KAIST가 4차 산업혁명의 선봉장이 되고 국민들의 자긍심을 고양하며 대한민국이 선진국으로 도약하는 초석이 될 것” 이라고 강조하면서 신년사를 마무리 했다. (신년사 국영문 전문은 붙임파일 참조).
2018.01.02
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2017년 올해의 KAIST인에 물리학과 박용근 교수 선정
우리대학은 물리학과 박용근(사진·37세)교수를 ‘2017년 올해의 KAIST인’으로 선정, 2일 오전 대강당에서 열린 시무식 자리에서 시상했다. ‘올해의 KAIST인 상’은 한 해 동안 국내외에서 KAIST 발전을 위해 노력하고 교육과 연구 실적이 탁월한 인물에게 수여하는 상으로 지난 2001년에 처음 제정됐다.
17번째 수상의 영예를 거머쥔 박용근 교수는 홀로그래픽 측정과 제어기술을 개발하고 새로운 응용분야 정립을 통해 KAIST의 위상을 높였다는 평가를 받았다. 박 교수는 특히 작년 국제학술지인 네이처 포토닉스(Nature Photonics)지에 ‘3차원 디스플레이’를, 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)지에는 ‘세포 광조작’을, 그리고 사이언스 어드밴시스(Science Advances)지에 ‘탄저균 진단’과 관련한 연구 성과를 각각 게재함으로써 뉴스위크(NewsWeek)와 포브스(Forbes) 등 다수의 해외 유명 언론으로부터 주목을 받았다.
박 교수는 또 이 같은 기초연구 성과를 바탕으로 벤처기업인 ‘Tomocube’사를 설립해 차세대 세포현미경인 3차원 홀로그래픽 현미경을 출시하는데 성공, 작년 말 현재 미국·일본을 비롯한 여러 국가에 수출하고 있다. 이밖에 박테리아 신속 진단 기술을 보유한 스타트업 ‘더웨이브톡(THE WAVE TALK)’의 공동창업자로서 신성장 동력 기반을 확보하는 등 KAIST의 위상을 높인 공로를 인정받았다.
박용근 교수는 “KAIST인이라면 누구나 최고의 명예로 생각하는 이 상을 받게 돼 개인적으로는 매우 큰 영광이며 동시에 무거운 책임감을 느낀다”며“앞으로도 연구와 교육에 매진하여 국내외에서 KAIST의 위상을 높이는데 기여 하겠다”고 소감을 밝혔다.
2018.01.02
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경영대학, 창업어워드 및 올해의 동문상 수상자 발표
〈 창업어워드 KAIST 홍릉 2017 수상자 〉
경영대학이 ‘창업어워드 KAIST 홍릉 2017(이하 창업어워드)’ 수상자를 발표했다. 더불어 ‘올해의 동문상’ 수상자도 발표, 국가경제 원동력인 에너지 및 IT산업 외에 금융, 유통, 교육분야 등 다방면의 수상자를 선정했다.
창업어워드는 창업문화 조성 및 가치창출을 위해 경영대학 동문회 주관으로 올해 처음 진행됐다. 총 36개 팀이 접수했으며 서류 및 발표 심사를 거쳐 최종 수상 5개팀을 선정했다. 대상은 ㈜프로메테우스에게 돌아갔다. ㈜프로메테우스(대표 배강민)는 소형 수력 발전기를 제조 및 판매하는 기업으로 수력 자원을 활용한 신재생 에너지 솔루션을 제시했다. 국내외 소형 수력 발전 시스템 제공 및 자체 시스템 설비 운영을 통한 전기 판매가 사업목표이다.
우수상은 Size Advisor(팀 대표 유재원) 팀이 차지했다. 이 사업은 소비자가 온라인으로 적합한 사이즈의 의류 제품을 구매할 수 있도록 돕는 실측 사이즈 비교 솔루션이다. 장려상에는 자가 성병 검사를 할 수 있는 ‘패치형 성병 진단 키트’(팀 대표 민남기), 뇌인지과학을 활용한 학생별 맞춤 학습 솔루션 ‘New Raw’(팀 대표 송재오), 딥러닝을 이용한 한글 폰트 제작 툴 ‘AnyFont’(팀 대표 조경제) 팀이 각각 선정됐다. 수상자에게는 대상 500만 원, 우수상 200만 원, 장려상 100만 원의 상금이 수여된다.
권재중 경영대학 총동문회장은 “동문회는 이번에 수상한 창업팀들에게 비즈니스 모델의 보완, 투자 유치, 영업 및 마케팅 지원 등을 통해 액셀러레이터(Accelerator) 역할을 해줄 것”이라며 “앞으로 창업어워드는 질적, 양적으로 계속 성장하여 KAIST 창업 문화 조성 및 동문 유니콘 기업 탄생에 기여할 것”이라고 말했다.
〈 경영대학 올해의 동문상 수상자 〉
경영대학은 ‘올해의 동문상’ 수상자로, 박기우 성균관대학교 교수(경영공학 박사), 서흥원 DSME정보시스템 대표이사(정보경영 석사), 윤주영 미래에셋자산운용 ETF 운용본부장(금융MBA 석사 및 경영공학 박사), 조성형 매일유업 부사장(EMBA 석사), 홍준기 경동나비엔 대표이사 사장(테크노MBA 석사)을 선정했다.
박기우 성균관대학교 교수는 한국경영정보학회에서 다수의 논문상을 수상했고, IS 최고 권위의 저널인 MIS Quarterly에 논문을 게재하는 등 연구 분야에서 높은 실적을 기록했다.
서흥원 DSME정보시스템 대표이사는 IoT 기반의 스마트 공장을 구축하여 협력사와의 상생협력을 도모하는 등 사회 발전에 크게 이바지한 공로를 인정받았다.
윤주영 미래에셋자산운용 상무는 2011년 미래에셋자산운용 ETF 운용본부장으로 임명된 후 현재까지 우수한 성과를 보이며 한국 금융산업 및 ETF 시장 발전에 큰 기여를 해왔다.
조성형 매일유업 부사장은 일자리 창출을 통한 상생, 동반성장을 실현하였고, 수평적인 기업문화와 가족친화경영을 선도하는 등 기업문화 혁신과 함께 경영자 인력 양성에 기여한 공로로 ‘올해의 동문상’ 수상자로 선정됐다.
홍준기 경동나비엔 대표이사 사장은 정교화된 고객 중심 서비스 제공으로 고객 신뢰도 향상에 뛰어난 성과를 보인 점을 크게 인정 받았다.
김영배 경영대학장은 “그간 KAIST 경영대학은 수많은 동문들을 배출했으며 동문들은 사회 다양한 분야에 진출해 그 분야의 리더로서 혁신적인 경영·연구 성과를 보이고 있다. 특히 혁신을 위한 도전 정신의 뜻이 모아져 동문회 주관으로 창업어워드가 개최된 점은 실로 의미가 크다. 동문 주체의 다양한 네트워킹 프로그램이 마련될 수 있도록 앞으로도 적극적으로 지원할 방침이다”라고 말했다.
2017.11.28
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전상용 교수, 인체 담석형성반응 이용한 항암치료 시스템 개발
〈 전상용 교수, 이동윤 박사과정 〉
우리 대학 생명과학과 전상용 교수 연구팀이 인간 체내의 물질을 이용해 광학영상 진단 및 광열 치료가 가능한 항암시스템을 개발했다.
연구팀은 빌리루빈이라는 체내 물질과 그 빌리루빈으로 인해 발생하는 담석형성반응을 응용했다. 인체 내 강력한 항산화제인 빌리루빈의 담석 형성 과정에서 관찰되는 자체 금속 결합 기능과 신생아 황달 치료에 쓰이는 푸른빛에 반응하는 성질을 동시에 이용했다.
이를 통해 높은 생체 적합성과 우수한 광음향 진단 기능 및 광열 치료 효능을 보여 항암 치료 분야에서 적합한 치료 시스템이 될 것으로 기대된다.
이동윤 박사과정이 1저자로 참여한 이번 연구는 응용화학분야 저명학술지 앙케반테 케미(Angewandte Chemie International Edition) 9월 4일자 온라인 판에 게재됐다.
전 교수 연구팀은 과거 연구에서 물과 화합하지 않는 소수성을 갖는 빌리루빈과, 그 반대로 초 친수성 고분자인 폴리에틸렌글리콜(PEG)을 결합한 ‘페길화된 빌리루빈’ 기반의 나노입자 시스템을 개발한 경험이 있다.
이는 빌리루빈의 항산화 기능을 그대로 유지하면서 체내로 축적되지 않게 해 빌리루빈의 장점만을 취하는 기술이다. 이를 바탕으로 염증성 장 질환, 허혈/재관류, 췌도세포 이식, 천식 등의 동물 질병 모델에서 효능 및 안정성을 확인했다.
이번 연구에서는 앞선 연구의 접근 방식과 다르게 빌리루빈이 갖고 있는 다른 물리 화학적 성질을 이용해 항암 치료에 적용했다.
먼저 황달의 주요 원인체인 노란색 빌리루빈에 특정 파장대의 빛(푸른 빛)을 쬐어주면 이에 반응해 광이성질체(빛에 의해 모양이 변형된 물체)가 되고 배설이 활성화돼 신생아 황달 치료에 널리 쓰일 수 있는 광학물질인 점을 첫 번째 근거로 활용했다.
두 번째로는 인체 내의 쓸개관 혹은 쓸개 등에서 병이 생길 때 종종 발견할 수 있는 검은 색소 담석의 주성분 또한 빌리루빈이라는 점에 주목했다. 빌리루빈이 칼슘이나 구리 등 양이온과 중간 매개체 없이도 결합할 때 검은 색소 담석이 형성되는 점을 응용했다.
연구팀은 구리나 칼슘 대신 시스플라틴이라는 백금 금속 기반 항암제와 빌리루빈을 결합해 노란색의 빌리루빈을 보라색의 복합체로 변환시켰다.
이후 근적외선 파장대의 빛을 쬐었을 때 기존에 비해 크게 향상된 광감응성을 보였고, 실제 정맥 주사된 대장암 동물 모델에서도 종양 부분에서의 유의미한 광음향 신호 증가를 확인했다. 이 기술로 향후 더 향상된 종양 진단을 할 수 있을 것으로 기대된다.
또한 종양 부위에 근적외선 빛을 쬐었을 때 광열 효과에 의해 5분 내에 25℃ 이상의 온도 상승을 확인했고, 2주 후 다른 그룹에 비해 종양 크기의 감소 및 괴사를 확인했다.
전 교수는 “현재 개발된 물질들은 생체 적합성이 낮고 잠재적 생체 독성 가능성이 있는 인공소재 위주이기 때문에 임상으로 이어지는 데 한계가 있었다”며 “이번에 개발한 인체 유래 빌리루빈 기반의 광학물질은 광음향 영상 및 광열 치료의 전임상 중개연구 및 임상 적용에 새로운 플랫폼이 될 것으로 기대한다”고 말했다.
이번 연구는 한국연구재단 글로벌연구실사업의 지원을 받아 수행됐다.
□ 그림 설명
그림1. 빌리루빈의 담석형성반응 및 광감응성을 이용한 본 연구의 모식도
그림2. 빌리루빈 나노입자 (왼쪽)와 시스플라틴이 결합된 빌리루빈 나노입자 (오른쪽) 수용액
2017.09.20
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정기훈 교수, 눈물 성분 분석해 통풍 예방하는 기술 개발
우리 대학 바이오및뇌공학과 정기훈 교수 연구팀이 종이에 금속 나노입자를 증착한 저렴하고 정교한 통풍 종이 검사지(Strip)를 개발했다.
이 기술은 눈물 속의 생체 분자를 분석해 비침습적 진단이 가능하고 소요 시간을 크게 단축시킬 수 있다. 진단 의학, 약물 검사 뿐 아니라 현장 진단 등 특정 성분의 신속하고 정확한 진단이 필요한 다양한 분야에 응용 가능할 것으로 기대된다.
박문성 박사과정이 1저자로 참여한 이번 연구는 나노분야 국제 학술지 ‘에이씨에스 나노(ACS Nano)’ 2016년 12월 14일 온라인 판에 게재됐다.
통풍은 바늘 모양의 요산 결정이 관절에 쌓이면서 통증을 유발하는 병이다. 일반적으로 통증의 완화와 요산 배출, 요산 강하제 복용 등이 치료법으로 이용된다.
이러한 치료법은 일시적인 통풍 증상 완화에는 도움이 되지만 완치에는 한계가 있어 지속적인 요산 농도 측정과 식이요법이 병행돼야 한다.
따라서 간편하게 요산을 측정할 수 있다면 통풍 예방율을 크게 높일 수 있고 통풍 환자의 병 관리에 큰 도움을 줄 수 있다.
하지만 기존의 통풍 진단 기술은 혈액을 채취해 요산 농도를 측정하거나 관절 윤활액을 채취해 요산 결정을 현미경으로 관찰하는 방식이다. 이처럼 침습적 시술이 대부분이고 시간이 오래 걸리는 등의 한계가 있다.
연구팀은 문제 해결을 위해 눈물을 쉽게 채집할 수 있는 종이의 표면에 나노플라즈모닉스 특성을 갖는 금 나노섬을 균일하게 증착했다.
나노플라즈모닉스 기술은 금속의 나노구조 표면에 빛을 모으는 기술로 질병 및 건강 진단 지표, 유전 물질 검출 등에 응용할 수 있다.
또한 금과 같은 금속은 빛을 조사했을 때 기존보다 강한 빛을 받아들이는 특성을 갖기 때문에 종이의 특성을 유지하면서도 기판 표면의 빛 집광도를 최고 수준으로 끌어올릴 수 있었다.
연구팀이 개발한 금속 나노구조 제작 기술은 넓은 면적에 자유자재로 나노구조를 제작할 수 있기 때문에 빛의 집광도를 자유롭게 조절할 수 있다.
연구팀은 종이 검사지에 표면증강 라만 분광법(Surface-enhanced Raman spectroscopy)을 접목시켜 별도의 표지 없이도 눈물 속 요산 농도를 측정하고 이를 혈중 요산 농도와 비교해 통풍을 진단했다.
1저자인 박문성 박사과정은 “통풍 진단을 위한 새로운 방법으로 눈물을 이용해 진단이 가능한 종이 통풍 검사지를 제작했다”며 “신속하고 간단하게 현장 진단이 가능하고 일반적인 반도체 공정을 이용한 대면적 양산이 가능하다”고 말했다.
정 교수는 “이번 결과를 바탕으로 향후 눈물을 이용해 낮은 가격의 무표지 초고감도 생체분자 분석 및 신속한 현장 진단이 가능할 것이다”며 “눈물 뿐 아니라 다양한 체액을 이용해 질병 진단, 생리학적 기능 연구 등에 기여할 수 있을 것이다”고 말했다.
□ 그림 설명
그림1. 금으로 덮인 종이 통풍 검사지의 광학 사진
그림2. 종이 통풍 검사지의 주사전자현미경 사진
그림3. 금나노섬으로 코팅된 셀룰로오스 섬유의 주사전자현미경 사진
그림4. 눈물을 이용한 통풍 진단표
2017.01.17
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항공우주공학과, 제1회 극초음속 국제 심포지엄 개최
우리 대학 항공우주공학과는 오는 27(일)-30일(수) KI빌딩 퓨전홀에서 고속 공기역학/열·유체/추진 분야 전문가들이 한자리에 참석한 가운데 ‘제 1회 극초음속 국제 심포지엄’을 개최한다.
극초음속 기술은 미래의 첨단/지능화된 초고속 비행체 개발에 절대적으로 필요한 기술로, 미국, 러시아, 독일, 프랑스, 호주 등을 중심으로 연구되고 있다. 미국은 현재 다양한 프로그램을 통해 극초음속 추진 기술을 확보하고 스크램제트 비행체의 비행시험을 성공리에 수행한 바 있으며, 호주는 HIFire 등 국제협력 프로그램을 통해 극초음속 핵심기술 연구를 수행하고 있다. 국내에서도 근래에 극초음속 추진기관, 달 탐사선 등 산학연에서 연구를 진행하고 있으나, 우주선진국에 비해 그 경험이 아직은 미약한 실정이다.
이번 심포지엄은 ‘극초음속 연구 현황’, ‘열/화학적 비평형 모델링’, ‘스크램제트 추진기관 및 지상시험’, ‘시험설비, 유동 측정 및 진단 기술’ 이라는 4가지 대주제로, 극초음속 기술과 관련하여 많은 경험을 보유한 세계적 석학(국외 11명, 국내 5명)을 중심으로 최신 기술동향 전파 및 기술 교류의 장을 마련하며, 산학연 기술교류 네트워크를 통해 극초음속 연구인력 확산 및 극초음속 분야의 학문적인 연구 분위기 조성에 기여하고자 한다.
조직위원장인 박기수 KAIST 항공우주공학과 교수는 “극초음속 기술 및 활용에 관한 폭넓은 지식을 얻고자 하는 산업체와 연구소의 연구원 및 대학원생들에게 좋은 기회가 될 것”이라고 말했다.
본 심포지엄은 국방과학연구소(ADD 초고속 공기흡입엔진 특화연구실)와 공동 주최하며 현대로템㈜, ㈜비츠로테크, ㈜데크카본, 한국항공우주연구원, 대전마케팅공사, 한국추진공학회, 서울대학교 우주융합대학원 사업단 및 KAIST 초고속비행체 특화연구센터의 후원을 받아 진행된다.
등록 및 관련 문의는 항공우주공학과(042-350-3726, gisu82@kaist.ac.kr)로 하면 된다.
첨부 : 초대의 글 및 세부일정 안내 1부.
2016.11.21
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KAIST 이상엽 특훈교수, 다보스포럼 세션 주관
- 아이디어랩 주관 및 지속가능한 화학 산업을 위한 전략 발표 -
우리 학교 생명화학공학과 이상엽 특훈교수가 오는 21일부터 25일까지 스위스 다보스에서 열리는 다보스포럼(세계경제포럼)에 참석한다.
다보스포럼은 전세계 기업인, 정치인, 학자, 언론인 등이 세계경제를 비롯해 더 나은 세상을 만들기 위해 필요한 전략 등에 대해 발표하고 토론하는 모임이다.
전 세계 다양한 경제주체들이 올해는 경제 위기를 벗어날 것이라고 기대하고 있어 ‘세계의 재편 : 정치, 기업, 사회에 대한 영향(The reshaping of the world : consequences for society, politics and business)’을 주제로 정했다.
이 교수는 22일 다보스포럼 본회의장에서 미국 캘리포니아공과대학(Caltech)과 ‘실험실에서 생명(From lab to life)’을 주제로 아이디어랩 세션을 주관할 예정이다. 이 교수는 3명의 교수들과 나노테크놀로지를 이용한 경량의 고내구성 물질, 게놈을 읽고 쓰는 것, 무선 생체진단 시스템 등 대해 토론한다.
이와 함께 세계 굴지의 기업총수들이 참석하는 ‘지속가능성, 혁신과 성장’ 세션에 초청돼 떠오르는 기술 및 특히 생명공학기술이 미래 사회와 기업을 어떻게 변화시킬 지에 대해 발제한다. 그리고 특별자문위원으로 활동 중인 세계 화학 산업 최고경영자 모임에 참석해 바이오기반 화학 산업과 환경 친화적 기업으로의 변화에 대해 토론을 벌이는 등 활발한 활동을 할 예정이다.
이상엽 특훈교수는 2012년 세계경제포럼 미래기술 글로벌아젠다카운슬(Global Agenda Council, GAC) 의장을 맡아 10대 떠오르는 기술들을 선정하고 발표한 바 있으며, 2013년 생명공학 글로벌 아젠다 카운슬 초대 의장을 맡았다.
2014.01.20
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최선진 학생, 제9회 삼성전기 1nside Edge 대상수상
최선진 학생(좌)과 김일두 교수(우)
우리 학교 신소재공학과 박사과정 최선진 학생(지도교수 김일두)이 ‘제9회 삼성전기 1nside edge 논문대상’ 공모전에서 대상을 수상했다.
시상식은 지난 11월 22일 수원 삼성전기 본사 내 미래홀에서 개최되는데 이날 최 군은 상금으로 1500만원을 받을 예정이다.
최선진 학생은 ‘날숨 속 아세톤 가스 감지를 통한 비침습적 방식의 실시간 당뇨진단 센서 어레이 개발(Exhaled breath sensor arrays for the non-invasive and real-time diagnosis of diabetes by detection of acetone)’ 논문을 제출해 연구의 독창성과 참신성을 인정받았다.
"1nside Edge 논문대상"은 젊은 인재들의 자유로운 발상과 잠재된 기술력을 키우기 위해, 삼성전기가 운영하는 새로운 개념의 학술논문 대상으로 지난 2005년 시작됐다.
삼성전기의 "1nside Edge 논문대상" 은 핵심 전략 기술 및 미래 지향적인 제품 중심으로 우수 기술인력을 발굴하고, 역량있는 인재들의 연구활동을 후원함으로써 글로벌 환경 속에서 세계 최고의 경쟁력과 기술력을 확보할 수 있는 기반을 조성하고자 제정된 공모전이다.
2013.11.27
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치매 정복의 열쇠, PET-MRI 국산화 시대 열린다!
- 순수 국내기술로 PET-MRI 동시 영상 시스템 상용화기술 개발 -- KAIST, 나노종합기술원, 서강대, 서울대병원 융합연구 쾌거 -
수입에만 의존하던 최첨단 의료영상기기 분야에서 국산화에 대한 기대감이 높아지고 있다.
우리 학교 원자력및양자공학과 조규성 교수가 총괄책임을 맡고 있는 3개 대학 공동연구팀은(KAIST, 서강대, 서울대) KAIST 부설기관인 나노종합기술원(원장 이재영)과 함께 순수 국내기술로 PET-MRI 동시영상 시스템을 개발하고 이 시스템을 이용해 자원자 3명의 뇌 영상을 획득하는데 성공했다.
PET-MRI는 인체의 해부학적 영상을 보는 자기공명영상기기(MRI, Magnetic Resonance Imaging)와 세포활동과 대사상태를 분석할 수 있는 양전자방출단층촬영기기(PET, Positron Emission Tomography)의 장점이 융합된 최첨단 의료영상기기다. 신체 내 해부학적 정보와 기능적 정보를 동시에 확인할 수 있기 때문에 종양은 물론 치매의 정밀한 조기 진단이 가능하고 신약 개발과 같은 생명과학연구에서도 필수적인 장치다.
기존의 장비는 MRI에서 발생되는 강한 자기장의 영향으로 인해 PET과 MRI 영상을 각각 찍은 후 결합하는 분리형 방식을 주로 사용해 왔다. 이 때문에 촬영시간이 길어지고 환자의 움직임으로 인한 오차가 발생해 두 기기의 영상을 동시에 측정하는 기술이 필요해 자기장내에서 동작되는 PET 개발이 절실했다.
연구팀이 국내 최초로 개발한 일체형 PET-MRI의 핵심 기술은 크게 △자기장 간섭이 없는 PET 검출기 기술 △PET-MRI 융합시스템 기술 △PET-MRI 영상 처리 기술로 나뉜다.
PET 검출기는 전체 시스템 가격의 절반을 차지할 정도로 비싸고 가장 핵심적인 요소다. 조 교수와 나노종합기술원 설우석 박사 연구팀은 강한 자기장 내에서 사용 가능한 실리콘 광증배센서(방사선 검출기에 들어오는 빛을 증폭) 개발에 성공했다. 개발된 센서는 반도체 공정을 최적화해 95% 이상의 높은 양산성과 10%대의 감마선 에너지 분해능을 확보해 글로벌 경쟁력을 갖췄다.
서강대 전자공학과 최용 교수는 신개념 전하신호전송방법과 영상위치판별회로를 적용한 최첨단 PET 시스템을 개발했다. 연구결과는 창의성 및 우수성을 인정받아 지난 6월 의학물리(Medical Physics)지에 표지논문으로 게재됐다.
서울대병원 핵의학과 이재성 교수는 △실리콘 광증배센서 기반 PET 영상재구성 프로그램 △MRI 영상기반 PET 영상 보정기술 △PET-MRI 영상융합 소프트웨어 개발을 맡았다.
이 밖에 KAIST 전기및전자공학과 박현욱 교수는 PET과 MRI가 동시설치 가능한 무선주파차폐(RF Shielding) 기술을 확보하고 이를 기반으로 PET과 연계해 설치 가능한 뇌전용 헤드코일을 개발했다.
이 기술들을 바탕으로 공동연구팀은 뇌전용 PET-MRI 시스템 개발에 성공, 지난 6월 3명의 PET-MRI 융합 뇌 영상을 획득했다. 이는 실리콘 광증배센서 기반의 PET과 MRI를 융합한 기기에서 세계 최초로 획득한 인체영상이라고 연구팀은 전했다.
특히, 이 시스템은 기존 전신용 MRI시스템에 뇌전용 PET 모듈 및 MRI 헤드코일이 탈부착 가능하도록 제작해 낮은 설치비용으로 PET-MRI 동시영상을 획득할 수 있는 게 큰 특징이다.
조규성 교수는 “국산 PET의 상용화 기반을 마련하고 세계적으로도 도입기인 PET-MRI 시스템 기술에서 세계 최고 기업들과 견줄 수 있게 됐다”며 “향후 수요가 급증할 것으로 예상되는 치매를 비롯한 뇌질환 진단 비용을 획기적으로 절감할 수 있을 것”이라고 이번 연구의 의의를 밝혔다.
산업통상자원부 산업원천기술개발사업으로 지원(7년간 총 98억원)받아 수행된 이번 연구를 통해 20여편의 특허를 출원하고 20여편의 SCI 논문을 발표했다.
그림1. 개발한 PET-MRI에서 획득한 뇌팬텀(모형) MRI, PET 및 융합 영상
그림2. 개발한 PET-MRI에서 획득한 인체(뇌) MRI, PET 및 융합 영상
그림3. 국산 PET-MRI 임상 영상 촬영 모습
그림4. MRI 내에 삽입된 Head RF 코일과 PET 검출기
그림5. 제작된 삽입형 PET 검출기 모듈
그림6. 제작된 실리콘 광증배센서(좌)와 섬광 크리스탈 블록(우)의 모습
그림7. 제작된 실리콘 광증배센서
그림8. PET 검출원리
2013.11.13
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KAIST 졸업생, 중국 둥난 대학 교수로 임용
- 한국과 중국의 연구 교류에 이바지하고 싶어 -
우리 학교 졸업생 안윤규 박사가 중국 난징에 있는 연구중심 명문대학교 둥난 대학(東南大學) 토목공학과 교수로 지난달 25일 임용됐다.
올 8월 건설 및 환경공학과 손훈 교수 연구실에서 박사학위를 받은 안 박사는 고려대학교에서 학부를 졸업하고 석·박사과정을 KAIST에서 마친 순수 국내박사다.
일반적으로 미국 또는 유럽 등 선진국 출신 박사를 선호하는 중국 대학교수의 임용 풍토에 비추어보았을 때 안 박사의 교수 임용은 극히 이례적이다.
안 박사는 ‘비접촉식 레이저 초음파 및 열화상 시스템을 활용한 구조물 손상진단’에 대해 연구해왔다. 그는 10여 편의 SCI급 논문, 4편의 특허 및 20편 넘는 국제 학회지 발표 등 탁월한 성과를 냈다.
안 박사는 “적용 가능한 신기술을 개발해 사회기반구조물 안전진단 분야의 발전에 이바지하고 싶다”며 “향후 중국의 막대한 시장 자본력과 한국의 높은 기술력이 상호 시너지 효과를 낼 수 있도록 학문적 교류에 앞장서고 싶다”고 임용에 대한 포부를 밝혔다.
둥난 대학은 중국 상위 10위 이내의 연구중심대학으로 안 박사가 임용된 토목공학과는 2013년 중국 대학순위에서 3위를 차지할 만큼 그 명성이 높다. 현재 34개의 단과대학에 1,300여명의 교수진이 근무하고 있으며 27,000명 이상의 학생이 재학 중이다.
2013.10.01
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