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양찬호 교수, 전기적 위상 결함 제어기술 개발
〈 양 찬 호 교수, 김 광 은 박사과정 〉
우리 대학 물리학과 양찬호 교수 연구팀이 강유전체 나노구조에서 전기적인 위상 결함을 만들고 지울 수 있는 기술을 개발했다.
이 기술을 통해 전기적 위상 결함 기반의 저장 매체를 개발한다면 대용량의 정보를 안정적으로 저장할 수 있을 것으로 기대된다.
이번 연구는 포스텍 최시영 교수, 포항 가속기연구소 구태영 박사, 펜실베니아 주립대학 첸(Long-Qing Chen) 교수, 캘리포니아 대학 라메쉬 교수 등과 공동으로 수행됐다. 김광은 박사과정이 1저자로 참여한 이번 연구는 국제 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)’ 1월 26일자에 게재됐다.
위상학은 물체를 변형시켰을 때 물체가 가지는 성질에 대한 연구를 하는 학문으로, 원과 삼각형은 위상학적으로 동일한 물질이라고 할 수 있다.
2016년도 노벨 물리학상 발표 기자회견에서 노벨위원회는 위상학의 개념을 구멍이 한 개 뚫린 베이글 빵, 구멍이 없는 시나몬 빵, 유리컵 등에 비유했다. 시나몬 빵과 유리컵은 다르게 보이지만 구멍이 없다는 점만 따지면 위상학적으로 같은 물질이 된다. 하지만 구멍의 개수가 다른 베이글과 시나몬 빵은 위상학적으로 다른 물질이 되는 식이다.
즉 물질에서 위상학적이라 함은 연속적인 변형으로는 그 특성을 변화시킬 수 없는 절대적인 보존량을 말한다. 이러한 위상학적 특징을 이용해 정보저장 매체를 만들면 외부의 자극으로부터 보존되며 사용자의 의도대로 쓰고 지울 수 있는 이상적인 비휘발성 메모리를 제작할 수 있다.
강유전체와 달리 강자성체(자기적 균형이 깨진 상태, 외부 자기장을 제거해도 자기장이 그대로 남아있음)의 경우는 소용돌이 형태의 위상학적 결함 구조가 이미 구현됐다.
반면 외부 전기장 없이도 스스로 분극을 갖는 강유전체는 자성체에 비해 위상학적 결함 구조를 더 작은 크기로 안정시키고 더 적은 에너지를 이용해 조절할 수 있다는 장점이 있음에도 불구하고 초보적인 연구 단계에 머물러 있었다. 실험적으로 위상학적 결함 구조를 어떻게 안정화시키며 어떠한 방식으로 조절할 것인지에 대한 연구가 부족했기 때문이다.
연구팀은 문제 해결을 위해 강유전체 나노구조에서 비균일한 변형을 줘 위상학적 결함 구조를 안정시키는 데 성공했다. 연구팀은 강유전체 나노접시(ferroelectric nanoplate) 구조를 특정 기판 위에 제작해 접시의 바닥면에는 강한 압축 변형을 주는 동시에 옆면과 윗면은 변형에서 자유로운 구조를 만들었다.
이러한 구조는 방사형으로 압축변형 완화(Compressive strain relaxation)가 일어나 격자의 변형이 오히려 강유전체의 소용돌이 구조를 안정화시키게 된다. 연구팀은 이번 연구가 고밀도, 고효율, 고안정성을 갖춘 위상학적 결함기반 강유전 메모리에 핵심적인 원리를 제시했다고 말했다.
양 교수는 “강유전체는 부도체이지만 위상학적 강유전 준입자가 국소적으로 전자 전도성을 수반할 수 있어 새로운 양자소자 연구로 확대될 수 있을 것이다”고 말했다.
이번 연구는 한국연구재단의 창의연구지원사업, 선도연구센터지원사업, 글로벌프론티어사업 등의 지원을 받아 수행됐다.
□ 그림 설명
그림1. 전기적 위상 결함 개수를 조절하여 만든 5가지의 다른 위상 구조
2018.02.08 조회수 25673 -
김일두 교수, 7초 안에 수소가스 탐지 가능한 센서 개발
〈 김일두 교수, 구원태 학생, 페너 교수 〉
우리 대학 신소재공학과 김일두 교수 연구팀이 美 캘리포니아 대학 어바인 캠퍼스 화학과 페너(Reginald M. Penner) 교수와의 공동 연구를 통해 대기 중 1% 수준 농도의 수소가스를 상온에서 7초 이내에 검출할 수 있는 초고속 센서를 개발했다.
이 기술은 금속유기구조체(metal-organic framework)가 코팅된 팔라듐(Pd) 나노와이어 어레이(array) 기반의 초고속 수소가스 감지소재로 향후 수소 자동차 등 다양한 분야에서 활용 가능할 것으로 기대된다.
구원태 박사과정이 1저자로 참여한 이번 연구는 재료분야의 권위 학술지 ‘에이씨에스 나노(ACS Nano)’ 9월호 표지 논문에 선정됐다.
수소가스는 친환경 차세대 에너지원으로 주목받지만 작은 스파크(spark)에도 폭발을 일으킬 수 있는 위험한 가연성 물질이다. 수소가스의 폭발 하한계는 대기 중 4%로 무색, 무취의 수소가스를 빠르게 검출할 수 있는 센서의 중요성이 커지고 있다.
미국 에너지부는 2009년 국가 과제 공고에서 대기 중 1% 수소가스를 60초 이내에 감지할 수 있고 60초 이내에 회복하는 수준이 안전한 수소가스의 검출 기준이라고 제시했다.
1960년대 팔라듐과 수소가스 간 반응시 저항변화가 생기는 현상이 발견된 이후, 팔라듐 기반의 초고감도, 초고속 수소가스 센서 개발을 위한 노력이 계속됐다. 그러나 공기 중 산소를 포함한 방해 가스의 영향으로 상용화 수준의 성능을 갖추지 못했다.
김 교수 및 페너 교수 연구팀은 상온에서 수백 ppm(part per million, 백만분의 1) 수준의 극미량 수소가스를 정밀하고 신속하게 감지할 수 있는 초고감도 감지 소재를 개발했다.
연구팀은 기존 팔라듐 센서의 한계를 극복하기 위해 수소의 선택적 투과가 가능한 금속유기구조체를 팔라듐 나노와이어 어레이 위에 결합했다.
이 금속유기구조체는 각각 0.34 나노미터와 1.16 나노미터의 아주 작은 구멍들로 구성된 표면적이 매우 높은 다공성 물질이다.
수소는 상온에서 0.289 나노미터의 운동지름(kinetic diameter, 다른 분자와 충돌을 일으킬 수 있는 동역학적 지름)을 갖기 때문에 0.34 나노미터의 구멍보다 작아 금속유기구조체 내부를 쉽게 통과할 수 있다. 하지만 0.34 나노미터보다 큰 가스들은 금속유기구조체 내부를 투과하기 어렵다.
이 원리를 통해 수소가스만을 선택적으로 투과하는 데 성공했고, 더불어 팔라듐 나노와이어와 수소가스의 반응을 촉진시켜 초고속으로 수소가스를 감지할 수 있음을 확인했다.
김 교수는 “개발된 초고속 수소가스 센서는 친환경 에너지원인 수소가스의 누출로 인한 사고 예방에 큰 도움을 줄 것이다”며 “금속유기구조체 기반 분자 필터링 기술을 활용해 대기 중 수많은 유해 가스를 초고성능으로 정확히 감지할 수 있는 고속 센서 소재 개발이 가능해 졌다”고 말했다.
□ 그림 설명
그림1. 2017. ACS Nano, 커버 이미지
그림2. Pd 나노와이어 어레이 이미지 및 금속유기구조체가 코팅된 Pd 나노와이어의 주사전자현미경 이미지, 그리고 개발된 소재의 수소 가스 감지 특성
그림3. 수소가스 탐지 센서 모식도(ACS Nano에 게재된 논문의 대표 이미지)
2017.09.26 조회수 11278 -
홍영은 여사(故 신중훈 교수 부인) 발전기금 1억원 약정 기부
한국 나노과학기술 분야의 촉망받는 리더이자 기둥으로 손꼽혔으나 작년 9월 불의의 교통사고로 49세의 젊은 나이에 영면한 故 신중훈 나노과학기술대학원 교수를 기리기 위한‘신중훈 장학기금’이조성된다.
학교(총장: 신성철)는 故 신중훈 나노과학기술대학원 교수 부인인 홍영은 여사가 나노과학기술 분야 인재양성에 써달라며 1억원의 발전기금을 기부하기로 약정했다고 9일 밝혔다. 홍영은 여사의 발전기금 약정식은 7일 오전 대전 본교 행정본관(E-14) 4층 제2회의실에서 신성철 총장을 비롯해 나노과학기술대학원 및 물리학과 교수들이 참석한 가운데 열렸다.
학교는 기부자의 뜻에 따라 이 발전기금으로 ‘신중훈 장학기금’을 조성, 나노과학기술대학원과 물리학과 학생 중 성적우수 학생을 선발해서 내년부터 장학금을 지급할 예정이다.
이날 약정식에서 故 신 교수의 부인인 홍영은 여사는 “대한민국 나노과학기술 분야의 대표적인 과학자이자 세계적인 연구자였던 남편이 이루지 못한 꿈을 후배들이 이룰 수 있도록 조금이나마 보탬이 되고자 ‘신중훈 장학기금’을 조성하게 됐다”며 “공부에 열정을 가지고 꿈을 키우는 행복한 학생들이 연구자로서 치열하게 살아왔던 신중훈 교수를 기억해줬으면 좋겠다”고 말했다.
이어 홍 여사는 “고인의 뜻을 잘 받들어 계속해서 훌륭한 과학자가 나올 수 있도록 KAIST 뿐만 아니라 고인의 모교인 하버드대학과 캘리포니아공대 등에도‘신중훈 장학기금’모금 활동의 취지를 알리고 올해 7월부터 모금 활동을 펼쳐나갈 계획”이라며 “신중훈 교수를 기억하고 있는 많은 분들의 적극적인 관심과 참여를 부탁드린다”고 당부했다.
신성철 총장은 “평생 연구와 교육에 헌신하다 살다 가신 故 신중훈 교수와 우리대학에 변치 않는 사랑과 관심을 가져주시는 홍 여사님 등 유가족 분들께 진심으로 감사드린다”며“우리 KAIST에 기부해주시는 모든 분들의 기대를 학교발전의 동력으로 삼아 글로벌 가치를 창출하여 세계를 선도하는 초일류 대학으로 도약할 수 있도록 구성원 모두가 최선을 다하겠으며 또 반드시 그렇게 만들어 갈 것”이라고 강조했다.
작년 9월 강원도 강릉에서 열린 과제 워크숍에 참석했다가 불의의 교통사고로 세상을 떠난 故 신중훈 교수는 1989년 하버드대에서 학사를 3년 만에, 1994년 캘리포니아공대 (칼텍, CALTECH)에서 석․박사 통합학위를 4년 만에 받았으며 1996년 9월 우리 대학 물리학과 교수로 임용됐다. 우리 대학 교수임용 당시 그의 나이는 불과 27세5개월로 국내대학에서 가장 젊은 교수로 당시 큰 화제를 모았다.
故人은 실리콘 포토닉스, 실리콘 나노결정 구조 등 반도체 나노광학 분야에서도 탁월한 연구업적을 남겼는데 그 공로를 인정받아 2004년 한국과학기술한림원이 주는‘올해의 젊은 과학자상’에 이어 2005년 ‘한국공학상 젊은 과학자상’을 수상했다.
이후 반도체 기술의 한계를 극복하기 위한 연구를 통해 ‘펠로우십 어워드(2005)’를 비롯해 대통령 표창(2006년), KAIST 공적상(2009), KAIST 연구상(2011년) 등 다수의 상을 받았다.
특히 신 교수가 주도한 연구팀은 여러 각도에서 똑같은 빛깔을 내는 ‘몰포나비’ 날개의 독특한 구조를 재현해 별도의 전력 없이 외부의 빛을 광원으로 사용해 전력소모가 매우 낮으면서도 선명한 디스플레이를 만들 수 있는 ‘생체 모방 반사형 디스플레이’ 원천기술을 개발했는데 관련 논문은 2012년 국제학술지 네이처에 소개돼 국내외 학계로부터 큰 주목을 받았다.
2017.04.10 조회수 14371 -
KAIST-UCSC, 교육 및 연구협력 MOU
우리 대학은 14일 오전 본관 제1회의실에서 캘리포니아대학교 산타크루즈 캠퍼스(UCSC ‧ University of California, Santa Cruz)와 ‘교육 및 연구 협력’을 위한 양해각서를 체결했다.
이번 협약에 따라 양 대학은 ▲유전체학 ‧ 생물학 등의 분야에 대한 연구협력 강화 ▲공학 ‧ ICT 분야 학술 교류 ▲학생 및 교원 상호교환 ▲워크숍 및 세미나 등 학술행사 개최 분야에서 협력을 강화하기로 했다.
MOU가 끝난 후 조지 블루멘탈(Dr. George Blumenthal) UCSC 총장은 실리콘벨리와의 다양한 산학협력을 추진해 온 UCSC의 성공사례를 공유하는 특별세미나도 열었다.
강성모 총장은 “이번 협약은 KAIST가 국제적인 연구자원을 확보하는 좋은 기회가 될 것”이라고 말했다.
1965년 설립된 UCSC는 16,000명의 학부생과 1,500명의 대학원생이 수학하고 있는 종합대학으로 30개 전공학과를 운영 중에 있다. 올해 THE(Times Higher Education)가 발표한 연구논문 인용부분에서 100점을 기록 MIT와 어깨를 나란히 했으며 미국 시사주간지 평가한 2015년 대학순위에서 미국 대학 중 85위에 올랐다. 끝.
2014.10.14 조회수 10340 -
단백질 나노튜브의 자기조립 분자스위치 발견
- 한국, 미국, 이스라엘 국제 공동 연구 성과 -
- 암 치료와 뇌 질환 메커니즘 단서 -
우리 학교 바이오및뇌공학과 최명철 교수와 송채연 연구교수는 미국
산타바바라 캘리포니아대학교, 이스라엘 히브리대학교와 공동으로 세포분열과 세포간 물질수송에 열쇠가 되는 단백질 나노튜브의 자기조립
구조를 제어하는 분자스위치를 발견했다.
연구 결과는 세계적 학술지 ‘네이처 머티리얼즈(Nature Materials, IF=35.7)’ 19일자에 게재됐다.
마이크로튜불(microtubule, 미세소관)은 사람의 몸속에서 세포분열·세포골격·세포간 물질수송 도구로 사용되는 튜브 형태의 단백질로 굵기가 25나노미터(1나노미터는 머리카락 굵기의 10만분의 1)에 불과하다.
대부분의 암 치료 약물은 마이크로튜불의 형성을 교란해 암세포 분열을
억제하는 것으로 작용 메커니즘이 알려져 있다. 알츠하이머병은 세포간 물질수송을 담당하는 마이크로튜불의 구조적 안정성이 떨어지면서
신경세포에서의 신호전달이 제대로 이루어지지 않아 생기는 대표적 뇌질환이다.
연구팀은 싱크로트론 X선 산란장치(synchrotron x-ray
scattering: 전자를 빛의 속도에 가깝게 가속시켜 강력한 X선을 발생시키는 장치)와 투과전자현미경을 이용해 단백질
나노튜브의 자기조립 구조를 서브나노미터(1나노미터 미만)의 정확도로 측정했다.
연구팀은 이번 연구를 분자 레벨에서 레고 블록을 쌓아 올리는 것에 비유해
가로×세로×폭이 각각 4×5×8 나노미터인 단백질 블록을 쌓아 올려 25나노미터 굵기의 튜브를 형성하는 메커니즘을 추적했다. 이
과정에서 연구팀은 레고 블록의 형태를 제어하는 분자스위치를 발견했다. 또 지금까지 보고된 바 없는 전혀 새로운 크기와 형태의
단백질 튜브 구조를 만들어 내는데 성공했다.
최명철 교수는 “인간의 생명 시스템은 고도의 자기조립 구조체를 형성해 복잡한 생물학적 기능을 하고 있지만 한편으로는 극히 단순한 물리학적 원리에 의해 제어가 가능하다는 새로운 패러다임을 제시했다”고 이 연구의 의의를 밝혔다.
또 “이번 연구는 암 치료와 뇌질환 메커니즘을 규명하고자하는 작은 발걸음이며 앞으로 바이오 나노튜브를 이용한 공학적 응용이 무궁무진할 것으로 기대한다”고 말했다.
이번 연구는 한국연구재단의 국제협력사업, 신진연구자지원사업, 학문후속세대양성사업, KAIST 고위험 고수익 프로젝트(High Risk High Return Project)의 지원으로 수행됐다.
2014.01.21 조회수 18956 -
그래핀 반도체 개발 난제 풀었다!
- 톱니모양 게이트 전극 이용해 그래핀 트랜지스터 스위칭 효율 극대화 -- 그래핀의 높은 전하 이동도 기반한 매우 빠른 논리 소자 구현 가능 -
그래핀을 이용해 속도가 매우 빠른 반도체 만들 수 있는 가능성이 높아졌다.
우리 학교 EEWS대학원 김형준 교수와 윌리엄 고다드 교수가 공동으로 그래핀을 이용한 트랜지스터의 온오프 스위칭 효율을 극대화 할 수 있는 방법을 제시했다.
연구 결과는 자연과학분야의 권위 있는 학술지 ‘미국립과학원회보(PNAS)’ 5월 13일자 온라인판으로 게재됐다.
그래핀은 전자 이동속도가 실리콘에 비해 100배 높기 때문에 반도체 소자로 응용했을 경우 컴퓨터의 속도가 매우 빨라질 수 있다. 이러한 장점 덕분에 그래핀은 기존의 실리콘을 대체할 차세대 반도체 소재로써 각광을 받고 있다.
그러나 그래핀의 원자구조 특성으로 인해 온오프 스위칭 효율이 매우 낮아 반도체 소재로 적용이 불가능했다.
최근 그래핀의 스위칭 특성을 높이기 위해 원자 구조를 변형시켜 밴드갭을 확보하는 방법이 제시됐지만 동시에 그래핀의 가장 큰 장점인 높은 전자 이동 속도가 급격히 낮아지는 문제점이 발생한다.
연구팀은 그래핀의 전자 이동 메커니즘이 빛의 전파 과정과 유사함에 착안했다.
김 교수 연구팀은 빛을 반사시키는 원리를 그래핀 전자에 적용, 게이트 전극을 톱니 모양으로 디자인했다. 이를 이용해 트랜지스터를 제작할 경우 스위칭 효율을 최대 100배 정도 높일 수 있음을 이론적으로 입증했다.
이 기술은 그래핀의 원자 구조를 변형시키지 않기 때문에 그래핀의 높은 전자이동 특성을 그대로 사용할 수 있다는 게 큰 특징이다.
이와 함께 기존 실리콘 기반 반도체와 유사한 구조를 갖고 있기 때문에 현재의 반도체 제작 공정을 그대로 응용할 수 있을 것으로 학계는 예상하고 있다.
김형준 교수는 이번 연구에 대해 “이론적으로 제안된 메커니즘을 실현한다면 그래핀을 활용한 연산 속도가 매우 빠른 차세대 컴퓨터 개발에 커다란 기여를 할 수 있을 것”이라고 말했다.
한편, 이번 연구는 KAIST EEWS 대학원 김형준 교수 및 윌리엄 고다드 교수와 고등과학원(KIAS) 손영우 교수, 그리고 미국 캘리포니아 공과대학(Caltech) 장민석 박사, 해리 애트워터 교수가 공동으로 연구를 수행했다.
그림1. 이번 연구에서 제안된 톱니 모양 게이트 구조를 가진 그래핀 트랜지스터 구조.
2013.05.22 조회수 13844 -
KAIST, 미국 캘리포니아주립대학교(어바인 소재)와 협력 협정 체결
KAIST는 4월 6일(토) 미국 캘리포니아주립대학교 어바인 캠퍼스(University of California, Irvine)와 학생 및 교원 교류를 위한 협정 양해각서를 체결했다.
양해각서를 통해 향후 양 대학은 교직원 및 학생 교류와 공동연구를 추진하게 됐다. 어바인 캠퍼스는 로스엔젤레스 캠퍼스(UCLA)에 이어 KAIST와 교류 협정을 맺는 두 번째 캘리포니아주립대학교다.
캘리포니아주립대학교 어바인 캠퍼스는 1965년에 설립되었으며 술대학, 생물과학대학, 공과대학, 인문대학 등 모두 13개 단과대학으로 구성되어있는 명문 공립대학이다.
이날 약정식에는 강성모 총장 외 마이클 드레이크(Michael V. Drake) 캘리포니아주립대학교 어바인 캠퍼스 총장 및 재미교포 정치인인 강석희 전 어바인(Irvine)시장이 참석했다. 끝.
강성모 총장(좌)과 마이클 드레이크(우) 캘리포니아주립대학교 어바인 캠퍼스 총장이 약정서를 들어보이며 서로 악수하고 있다.
2013.04.11 조회수 7930 -
KAIST, 미국 캘리포니아주립대학교(어바인 소재)와 협력 협정 체결
강성모 총장(좌)과 마이클 드레이크(우) 캘리포니아주립대학교 어바인 캠퍼스 총장이 협정서를 들어보이며 서로 악수하고 있다.
KAIST는 4월 6일(토) 미국 캘리포니아주립대학교 어바인 캠퍼스(University of California, Irvine)와 학생 및 교원 교류를 위한 협력 양해각서를 체결했다.
양해각서를 통해 양 대학은 향후 교직원 및 학생 교류와 공동연구를 추진하게 됐다. 어바인 캠퍼스는 로스엔젤레스 캠퍼스(UCLA)에 이어 KAIST와 교류 협정을 맺은 두 번째 캘리포니아주립대학교가 됐다.
캘리포니아주립대학교 어바인 캠퍼스는 1965년에 설립되었으며 예술대학, 생물과학대학, 공과대학, 인문대학 등 모두 13개 단과대학으로 구성되어있는 명문 공립대학이다.
이날 협정식에는 강성모 총장 외 마이클 드레이크(Michael V. Drake) 캘리포니아주립대학교 어바인 캠퍼스 총장 및 재미교포 정치인 강석희 전 어바인(Irvine)시장이 참석했다.
2013.04.11 조회수 9568 -
강성모 신임 총장, CCST 홈페이지에 소개돼
강성모 신임 총장이 2월 23일부터 KAIST에서 총장 임기를 시작한다는 소식이 미국 캘리포니아 과학기술위원회(CCST, California Council on Science & Technology)홈페이지에 소개됐다.
‘CCST’는 캘리포니아 주정부에 대한 전문가 자문과 과학기술 정책을 제안하는 비영리 조직으로 강 총장은 3년간 CCST 위원으로 활동했다.
한편, 강성모 신임 총장 취임식은 27일 11시 KAIST 대강당에서 오명 이사장을 비롯한 학교 관계자들이 참석한 가운데 열린다.끝.
[CCST 소개내용] http://www.ccst.us/news/2013/0221KAIST.php
2013.02.24 조회수 8722 -
이상엽 특훈교수, ‘합성생물학’ 부편집인으로 선임
- ‘12년 발간, 합성생물학 분야 논문심사 및 편집방향 설정 -
우리 학교 생명화학공학과 이상엽(47) 특훈교수가 미국 화학회 (American Chemical Society, ACS)에서 2012년부터 발간하는 학술지인 ‘합성생물학(Synthetic Biology)’지의 부편집인(Associate Editor)로 최근 선임됐다고 31일 밝혔다.
임기는 2011년 10월 1일부터 2012년 12월 31일까지다.
이상엽 특훈교수는 미국 캘리포니아 주립대학의 제프 해스티(Jeff Hasty) 교수와 함께 부편집인으로 논문의 심사, 편집방향 설정 등을 수행하게 되고, 편집장은 미국 MIT 크리스 보잇(Chris Voigt) 교수가 맡았다.
합성생물학은 세포나 생물시스템을 DNA수준에서 합성, 조절, 최적화해 새로운 대사회로나 조절회로를 만들고, 이를 이용해 신약을 개발하거나 바이오기반 화학물질을 환경 친화적으로 생산해 삶의 질을 높이고 환경을 보호하는 데 기여를 할 것으로 기대되는 신학문이다.
최근 우리나라에서도 이 분야의 중요성을 인식해 교육과학기술부의 글로벌프론티어사업단의 하나로 합성생물학을 연구 주제로 하는 ‘지능형 바이오디자인사업단’이 올 9월 출범하기도 했다.
이상엽 교수는 “미국 화학회에서 발간하는 학술지는 해당 학문분야에서 영향력이 매우 크다”며 “앞으로 우리나라 연구자들이 합성생물학 분야에서 훌륭한 연구결과를 많이 내고 그 결과들이 이 학술지에 많이 실리는 데 기여하고 싶다”고 포부를 밝혔다.
이 교수는 시스템대사공학을 창시하고 이 분야에서 380여편의 논문을 집필한 세계적 석학이다.
최근에는 가상세포 상용화를 주도하는 미국 제노마티카사와 공동으로 ‘원유로부터 생산되는 부탄다이올을 생물학적으로 생산하는 기술’을 개발해 네이처 케미컬 바이올로지(Nature Chemical Biology) 표지논문으로 선정되기도 했다.
또 ‘2011년 미국 대통령 녹색화학 도전상(2011 Presidential Green Chemistry Challenge Award)’을 수상해 세계적으로 인정받았으며, 미국 산업미생물학회 암젠기조강연과 미국 화학공학회 대사공학 20주년기념 심포지엄 기조강연을 하는 등 활발한 활동을 하고 있다.
2011.10.31 조회수 14409 -
탄소나노튜브로 물이 스스로 빨려 들어가는 현상 원인 규명
- PNAS 발표, “효율성을 극대화한 차세대 해수 담수화막 활용 가능 기대”-
지금까지 현상만 알려졌을 뿐 그 원인이 정확히 설명되지 못했던, 물을 싫어하는 탄소나노튜브* 안으로 물이 스스로 빨려 들어가는 ‘반직관적 실험 현상’이 국내 연구진에 의해 규명되었다.
*) 탄소나노튜브 : 각 탄소가 3개의 다른 탄소와 결합되어 있는 흑연의 탄소 원자 배열과 같은 모양(6각형의 벌집모양)을 가지면서, 원통형으로 말아서 튜브 형태로 만든 나노(10억분의 1미터) 구조체
우리 학교 EEWS 대학원 정유성 교수가 주도하고, 캘리포니아공대 윌리엄 고다드 교수가 참여한 이번 연구는 교육과학기술부(장관 이주호)와 한국연구재단(이사장 오세정)이 추진하는 WCU(세계수준의 연구중심대학)육성사업의 지원(지속가능한 에너지 공학기술사업단)을 받아 수행되었다.
이번 연구결과는 자연과학분야의 권위 있는 학술지인 ‘미국립과학원회보(PNAS)’ 7월 19일자에 게재되었고, 한 주간에 흥미로운 연구결과들을 별도로 소개하는 "This Week in PNAS", ’C&EN News" 및 "Nature Materials"의 "Research Highlights"에 선정되는 영예를 얻었다. (논문명 : Entropy and the driving force for the filling of carbon nanotubes with water)
정유성 교수팀은 물을 싫어하는 탄소나노튜브 안으로 물이 스스로 빨려 들어가는 반직관적인 실험현상의 원인이 물 분자 간의 수소결합 때문으로, 나노채널과 같은 제한된 나노공간에서는 물의 무질서도가 증가하기 때문에 발생한다는 사실을 분자동력학 계산을 통해 밝혀냈다.
일반적으로 분자가 자유로운 액체 상태에서 제한된 나노 크기에 갇힐 경우, 무질서도와 화학결합이 감소되면서 불안정한 상태가 될 것으로 예상했지만, 연구팀은 탄소나노튜브에 갇힌 물의 경우 제한된 공간에서 물 분자 간의 수소결합이 약해지면서 밀도가 낮아지고, 오히려 무질서도가 증가하여 더욱 안정되는 특이한 현상을 나타낸다는 사실을 확인하였다.
특히 연구팀은 1.1과 1.2 나노미터의 지름을 갖는 나노튜브에서는 실온(섭씨 25도)임에도 불구하고 물이 얼음과 같은 구조를 띄는 현상도 관찰하였다.
정유성 교수는 “이번 연구는 계산과학이 실험측정만으로 설명하기 어려운 나노크기의 제한된 공간에서 나타나는 다양한 현상을 규명한 좋은 예”라고 정의하고, ‘’기존의 역삼투압 막에 비해 탄소나노튜브 내에서는 물의 수송속도가 현저히 빨라 에너지 효율적인 차세대 해수 담수화막을 효율적으로 설계하는데 기여할 것”이라고 연구의의를 밝혔다.
2011.07.27 조회수 13876 -
세계평화 기원 국제 텔레매틱 음악공연 ‘ResoNations’개최
- 뉴욕 UN본부와 서울 등 전 세계 5개 도시서 동시공연 및 초고속 통신망 통해 실시간 중계
- 연주음향을 실시간 시각화하는 기술도 첫 선봬 - KAIST, 동국대, 캘리포니아주립대 등 국내외 대학 및 UN산하기관 공동 주관
우리나라 서울을 비롯, 미국 뉴욕(New York)과 샌디에고(San Diego), 캐나다의 밴프(Banff), 북아일랜드의 벨파스트(Belfast) 등 전 세계 5개 도시의 음악인들이 초고속 통신망을 통해 실시간으로 서로 소통하면서 세계평화를 기원하는 초대형 ‘텔레매틱 음악공연(Telematic Concert)’이 21일 열린다.
이 공연은 특히 세계평화를 위해 활동하는 국제연합(UN)산하의 대표적인 비정부기구(NGO)인 와푸니프(WAFUNIF: The World Association of Former United Nations Interns and Fellows)가 주관하는 ‘Innovations Talks Symposium"과 함께 뉴욕 UN본부에서도 동시에 열려 그 의미가 한층 더 할 것으로 기대된다.
KAIST(총장 서남표)는 KAIST 문화기술대학원(원장 원광연)과 동국대학교 영상대학원(원장 엄기현)이 UN 산하기관 및 해외 유명대학들과 함께 세계평화를 기원하는 음악을 연주하는 텔레매틱 음악공연인 ‘레조네이션스(ResoNations)’를 오는 21일 오전 9시 30분부터 동국대 이해랑 예술극장에서 개최한다고 16일 밝혔다.
두 대학 외에도 유엔(UN) 산하 국제 비정부기구(NGO)인 와푸니프(WAFUNIF)와 미국 캘리포니아주립대 샌디에고 캠퍼스(University of California at San Diego), 캐나다의 대표적 예술기관인 밴프 센터(Banff Centre), 북아일랜드 벨파스트(Belfast)의 퀸즈대(Queen’s University Belfast)가 주관기관으로 공동 참여한다.
‘텔레매틱 음악공연(Telematic Concert)’이란 지리적으로 서로 멀리 떨어져 있는 음악인들이 공간적인 제한을 딛고 초고속 통신망을 통해 전송되는 서로의 공연영상과 음향을 실시간으로 보고 들으면서 함께 연주하는 것을 의미한다.
따라서 5개 도시의 연주자들은 이 같은 교감과 소통을 통해 마치 한 장소에 모여 음악을 연주하는 것과 같은 효과를 경험할 수 있을 뿐만 아니라 공연을 감상하는 청중들 또한 해당지역의 연주는 물론 다른 지역의 공연까지도 실시간으로 감상할 수 있다는 게 텔레매틱 공연의 특징이자 장점이다.
공연 제목을 ‘레조네이션스’로 정한 것은 서로 다른 여러 나라의 관객과 연주자들이 음악을 통해 함께 공명(共鳴)하며 한 마음으로 세계 평화를 기원하자는 의미에서다.
국내와 해외를 초고속 통신망으로 연결해 생중계하는 텔레매틱 음악공연 중 역대 최대규모로 꼽히는 이번 공연에서는 미 스탠포드대 컴퓨터음악연구소장인 크리스 체이프(Chris Chafe) 교수와 마크 드레서(Mark Dresser) 캘리포니아 주립대 교수, 미국의 신예 실험음악 작곡가이자 지휘자인 사라 위버(Sarah Weaver), 페드로 레벨로(Pedro Rebelo)퀸즈대 음향예술연구소장, 그리고 김준 동국대 교수가 만든 4곡이 연주된다.
특히 각 지역별로 6~8명씩, 모두 31명의 연주자가 출연하는 이번 공연에는 로버트 딕(Robert Dick, 플룻), 조안 라 바바라(Joan La Barbara, 성악), 제인 아이라 블룸(Jane Ira Bloom, 색소폰), 마티 얼리히(Marty Ehrlich, 목관악기) 등 세계적으로 유명한 현대음악과 재즈 연주자들이 대거 포함됐다.
서울에서는 정통 클래식과 대중음악을 넘나들며 현악 사중주의 개념을 새롭게 개척해 온 콰르텟 엑스(Quartet X, http://quartet-x.com/)와 최근 주목을 끄는 신예 색소폰 연주자 홍의식, 그리고 서울대와 한국예술종합학교를 졸업하고 전통 및 현대음악 분야에서 활발한 활동을 펼쳐 오고 있는 해금연주자 이승희가 출연한다.
서울공연에서는 특히 청중들에게 음악연주에 따라 실시간으로 영상이 바뀌는 이색적인 음악적 경험도 동시 제공하는데 연주음향을 실시간 영상으로 변환하는 작업은 여운승 KAIST 교수가 맡는다.
이밖에 악기로는 인도 전통악기인 타블라(뉴욕)와 함께 전자 바이올린 및 첼로(밴프), 컴퓨터를 이용한 전자악기(벨파스트), 한국의 전통악기인 해금 등이 선보인다.
공연은 서울 등 5개 도시에서 동시에 열리게 되나, 시차로 인해 샌디에고는 11월 20일 오후 4시 30분, 캐나다 밴프와 뉴욕은 각각 같은 날 오후 5시 30분과 오후 7시 30분에 열리는 반면 벨파스트와 서울은 21일 새벽 0시 30분과 오전 9시 30분에 시작된다.
샌디에고와 벨파스트에서는 연주자만 참여하는 반면, 뉴욕 UN본부, 밴프 센터, 그리고 서울에서 열리는 공연에는 일반인들의 참관이 가능하다.
한국과학창의재단 및 한국과학기술정보연구원의 후원으로 열리는 이번공연은 입장료가 10,000원이며 수익금 전액은 유네스코(UNESCO) 한국 위원회에 기부된다.
이 공연의 기술 및 진행을 맡은 여운승 KAIST 문화기술대학원 교수는 “세계 5개 도시를 초고속 통신망으로 연결, 영상과 음향을 동시에 전송한다는 점에서 기술적으로도 의미가 있지만 공연음악을 시각적으로 변환하는 작업을 통해 더욱 흥미로운 결과가 나올 것”이라고 말했다.
동국대 영상대학원 김준 교수도 “공간적 한계를 넘어선 실시간 예술표현이란, 예술가에게 있어 꿈이라 할 수 있다”며 “이번 공연은 첨단 네트워크 기술을 사용해 공간의 제약을 넘어서는 예술적 교감을 이룬다는 점에서 기념비적인 연주회가 될 것”이라고 강조했다. 공연 홈페이지 (http://resonations.kaist.ac.kr) 참조.(끝).
2009.11.17 조회수 15117