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신경계 독성 물질의 독성 제거 및 감지에 대한 연구 동향 리뷰
- 2년여 동안의 집필, 600 여개의 참고문헌, "케미컬 리뷰즈" 온라인판 6월호 게재
우리학교 화학과 데이비드 처칠(David G. Churchill) 교수가 "신경계 독성 물질의 독성 제거 및 감지 기술에 대한 리뷰" 논문이 화학분야 세계적 학술지인 ‘케미컬 리뷰(Chemical Reviews)" 지 온라인판(6월 13일자)에 게재됐다.
신경계 독성 물질은 일반적으로 유기포스폰산(organophosphonate) 화학 구조를 가지고 있으며, 중추신경계에 치명적인 영향을 주는 것으로 알려져 있다. 따라서 이러한 물질들에 대한 독성 제거 및 감지에 대한 요구가 계속 있다. 대표적인 신경계 독성 물질로는 VX, 사린(Sarin), 타분(Tabun), 소만(Soman) 가스 등이 있으며, 사린 가스는 1995년 도쿄 지하철 독가스 사건에 사용되기도 한 위험한 물질이다.
이번 리뷰 논문에서는 지난 수십년 동안 발표됐던 신경계 독성 물질의 독성 제거 및 감지 기술에 관한 논문 및 특허에 관해 요약 정리했다. 실제 독성 물질을 이용한 연구뿐만 아니라 상대적으로 독성이 약한 구조적 유사체 및 유기포스폰산 살충제를 이용한 연구 결과도 본 리뷰에서 다루었다. 주요 내용으로는 ▲ 신경계 독성 물질 및 유사체에 대한 소개 및 신경계 작용 기작 ▲ 다양한 화학 반응(가수분해, 산화반응, 친핵체반응, 표면화학)을 이용한 신경계 독성 물질의 분해 및 독성 제거 ▲ 다양한 분석 방법(분광학적 기술, 크로마토그래프, 질량 분석, 전기화학)을 이용한 감지 기술 등을 포함하고 있다.
처칠 교수는 “이번 리뷰는 신경계 독성 물질에 대한 그 동안의 연구 정보를 제공하며, 이를 바탕으로 새로운 연구 분야 및 전략을 세우는 데에 도움을 줄 것이며, 이를 통해 더욱 폭넓은 분자 수준에서의 신경계 독성 물질의 이해에 전환점이 될 것” 이라고 밝혔다.
한편, 이 논문은 처칠 교수와 김기봉, Tsay Olga 박사과정 학생 및 미국 켄터키 주립대학 데이비드 에트우드(David A. Atwood) 교수가 약 2년에 걸쳐 공동 집필했다.
2011.08.22
조회수 11837
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지하철 내비게이션의 종결자, 지하철 내리미 출시
- 실질적 지하철 내비게이션 최초 상용화! -
- 지하철역의 Wi-Fi 환경 변화에 적절히 대응하는 기술 적용 -- 오차를 획기적으로 줄여 보다 정확한 안내 가능해져 -
‘Wi-Fi 신호에 기반한 지하철 내비게이션’이 세계 최초로 우리나라에서 상용화됐다.
KAIST(총장 서남표) 전산학과 한동수 교수 연구팀은 지하철의 이동 상황을 스마트 폰을 이용해 탑승객에게 실시간 안내하는 Wi-Fi 신호기반 지하철 내비게이션 앱 ‘지하철 내리미’를 개발했다.
이 앱은 지난 7월 3일부터 구글 안드로이드 마켓에서 출시해 베타 테스트를 마쳤다. SKT T-Store에도 곧 출시될 예정이다.
‘지하철 내리미’는 이동경로, 이동시간 등의 정보만을 제공하는 종전의 지하철 내비게이션과는 달리, 시시각각으로 변화하는 지하철의 현재 위치를 이동 경로 상에 실시간으로 표시해 지하철의 이동 상황을 정확히 알려준다.
또한, 이용자는 하차할 역 한두 정거장 전에 도착이 가까워졌음을 실시간으로 안내받는다. 실질적인 지하철 내비게이션 시대가 도래한 것이다.
기존에는 3G 신호 정보를 활용하거나 지하철 시간표를 이용한 지하철 내비게이션 시스템이 출시되기도 했다. 그러나 3G 방식의 경우 평균 오차 거리가 수백 미터에 달해 자주 인식 오류가 발생해 널리 사용되지 못하고 있다. 지하철 시간표를 이용하는 경우에도 지하철 운행 시 발생하는 오차로 인해 적용이 용이하지 않았다.
반면, Wi-Fi에 기반한 방식은 평균 오차 범위가 수십 미터에 불과해 실시간에 정확하게 인식되는 장점을 가지고 있다.
이와 함께 이 앱에는 지하철역의 Wi-Fi 환경 변화에도 적응하는 기법이 적용됨으로써 각 지하철역의 Wi-Fi 신호 환경 변화에도 적절히 대응하면서 안정적인 서비스를 제공할 수 있다.
KAIST 한동수 교수는 “Wi-Fi 신호에 기반한 지하철 내비게이션 시스템은 기존 방식에 비해 월등히 우수한 정확도와 안정성을 보여주고 있다”며 “앞으로 동경, 뉴욕, 런던, 파리, 북경, 상하이 등의 지하철에도 적용해 신속하게 전 세계에 확산시킬 계획”이라고 말했다.
아울러 “앞으로 버스, 기차에도 적용할 수 있는 Wi-Fi신호기반 내비게이션 시스템도 개발할 예정”이라고 덧붙였다.
지난해 코엑스몰처럼 넓은 공간에서 Wi-Fi 기반 실내 내비게이션 시스템을 개발해 세계 최초로 상용화시킨 바 있는 한동수 교수는 이번에 개발된 시스템에 사용된 핵심 기술에 대한 국내 특허와 4개국 국제 특허 출원을 추진하고 있다.
2011.07.12
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김진형 칼럼 스마트폰이 준 국운 융성의 기회
김진형 전산학과 교수가
중앙일보 2011년 6월 13일(월)자 칼럼을 실었다.
제목: 스마트폰이 준 국운 융성의 기회
신문: 중앙일보
저자: 김진형 전산학과 교수
일시: 2011년 6월 13(월)
기사보기: 스마트폰이 준 국운 융성의 기회
2011.06.13
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플렉시블 디스플레이용, 저렴한 금속배선 제조기술 개발
- 광학분야 최고권위학술지 ‘네이처 포토닉스’ 뉴스 앤 뷰즈 선정- 진공증착 수준의 고품질 미세 유연금속전극 고효율 제조 기술 개발
글로벌 IT산업에 총성 없는 전쟁이 계속되고 있다. 스마트폰이나 태블릿 컴퓨터보다 편리하게 컴퓨터를 몸에 지니고 다니는 시대로 가는 과도기에 와 있으며, 플렉시블 디스플레이가 집중적으로 조명을 받고 있다.
플렉시블 디스플레이 제조에는 필름 사이에 10μm(마이크로미터)이하의 미세한 금속배선을 형성하는 것이 핵심기술 중 하나다.
KAIST(총장 서남표)는 기계공학과 양민양 교수팀이 대기 중에서 고품질⋅고전도성을 갖는 미세 금속배선을 플렉시블 디스플레이용 필름에 저렴하게 제조하는 기술을 개발하는 데 성공했다고 26일 밝혔다.
플렉시블 디스플레이 미세 금속배선 제조에는 노광이나 진공증착, 도금과 같은 고가의 복잡한 방법이 적용돼 왔다. 최근에는 잉크젯, 롤투롤(Roll to Roll)과 같은 인쇄방법이 시도되고 있다. 그러나 전극으로서 요구되는 특성인 전기 전도성, 전극 품질, 정밀도와 생산성 또는 제조 원가를 충족시키는 데 한계가 있었다.
KAIST 연구팀은 이러한 문제를 광촉매 자가 생성을 이용한 광열화학 반응과 새로운 패턴전사 방식으로 해결했다.
연구팀은 고가의 금속 나노입자 잉크를 대신해 금속원자가 녹아있는 유기물로부터 2~3nm(나노미터)의 극미세 은 나노입자 광촉매를 자가 생성 시킨 후 레이저를 사용한 광화학반응을 유도함으로써 유연한 금속배선을 제조했다.
또한, 레이저를 이용해 고체상태의 패턴을 고분자 필름에 전사하는 방법인 레이저유도 패턴접착전사법(Laser Induced Pattern Adhesive Transfer, LIPAT)을 개발해 PET(폴리에스터)와 같이 열에 약한 유연한 필름에도 적용할 수 있도록 했다.
이 방법으로 10μm이하의 미세한 은 금속배선을 비저항 3.6μΩ·cm의 높은 전도도로 PET, PI, PEN등 다양한 재질의 고분자 필름에 성공적으로 형성했으며 높은 신뢰성도 검증했다.
레이저유도 패턴접착전사법(Laser Induced Pattern Adhesive Transfer, LIPAT)공정
(a) 광촉매 자가생성을 통한 금속배선 형성
(b) 레이저를 이용한 광학적 접착 패턴 전사 (c) 저내열성 플렉시블 기판에 형성된 고전도성 미세 금속배선
이번 연구를 주도한 KAIST 양민양 교수는 “유연한 금속배선 제조에 있어 기존의 은 나노입자 잉크를 사용하는 방법과 비교해 원가를 1/100 수준으로 절감했고, 제조 속도를 최대 100배 이상 향상시켰다”며 “플렉시블 디스플레이 뿐만 아니라 태양전지와 같은 차세대 유연 전자 소자 제조에 획기적인 변화를 가져올 것”이라고 말했다.
KAIST 양민양 교수와 강봉철 박사과정 학생이 주도한 이번 연구결과는 그 우수성을 인정받아 광학분야의 세계적인 과학저널인 네이처 포토닉스(Nature Photonics)지 2011년 4월호 뉴스 앤 뷰즈(News and Views)에 선정됐고, 국내 및 국제 특허 출원을 완료했다.
2011.05.26
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‘2011 웨어러블 컴퓨터 경진대회’ 참가 접수
KAIST와 (사)한국차세대컴퓨팅학회에서 공동으로 주관하는 제7회‘2011 웨어러블 컴퓨터 경진대회(Wearable Computer Contest, WCC)’의 참가 접수가 시작됐다.
스마트폰의 대중화에 따라 2011년 WCC 주제는 ‘Smart Wear for the Smart Life’로 정했다. 이에 따라 참가팀들은 스마트폰을 활용한 입는 컴퓨터를 제작해 선보일 예정이다.
이 행사는 국내 유일의 입는 컴퓨터를 제작하는 경진대회다. 2010년에는 국제 웨어러블 컴퓨터 학술대회인 ISWC(International Symposium on Wearable Computer)와 공동으로 진행되기도 했으며 외국 대학의 학생들이 매년 참가하는 등 국제적인 규모의 대회로 성장하고 있다.
참가팀은 IT와 패션이 결합된 입는 컴퓨터에 대한 아이디어를 제안하고, 이를 직접 시작품으로 제작할 수 있는 기회를 갖게 된다.
주최측은 지정공모 참가팀들을 대상으로 시작품 제작비를 지원할 뿐만 아니라, 유비쿼터스 컴퓨팅, 웨어러블 컴퓨터 플랫폼, 인간-컴퓨터 인터페이스(HCI), 패션 및 디자인 등 시작품 제작을 위한 체계적인 교육도 제공한다.
올해부터는 주제에 제한 없이 입는 컴퓨터에 대한 아이디어를 포스터 형식으로 제출하는 ‘아이디어 공모’가 신설됐다. 이전 대회가 대학(원)생을 대상으로 진행 됐던 것과는 달리 아이디어 공모는 참가 자격의 제한이 없어 보다 많은 인원이 참가할 것으로 예상된다.
본 대회 위원장인 KAIST 전기 및 전자공학과 유회준 교수는 “새로운 IT기기들이 쏟아져 나오고 있으며 이제 이런 기기들이 없이는 일상생활에 어려움을 겪을 정도로 우리의 삶에 깊이 들어와 있다. 앞으로 IT기기는 보다 스마트해지고 자연스럽게 스며들 것이다”라며 “이에 따라 스마트폰 다음의 IT기기는 ‘입는 정보 통신 기기’가 주도할 것이다”라고 말했다.
한편, 심사를 통해 선정된 10개 본선 진출 팀은 약 4개월간 시작품을 제작하게 되며, 오는 11월 본선대회를 치르게 된다.
참가 접수 및 대회에 관한 보다 자세한 내용은 홈페이지(http://www.ufcom.org)를 통해 확인 가능하다.
웨어러블 컴퓨터는 사용자가 이동 환경중에도 자유자재로 컴퓨터를 사용하기 위해 소형화, 경량화하여 신체 또는 의복의 일부분으로 착용할 수 있도록 제작된 컴퓨터로 IT기술과 패션을 융합하여 엔터테인먼트, 헬스 케어 및 새로운 의복문화 창조를 추구하는 분야다.
2011.03.16
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KAIST 모바일 홈페이지 오픈
- 교내 구성원들 뿐만 아니라 일반인들을 위한 소통의 수단 될 것
- 국내 대학 최초 국영문 서비스 동시 제공
우리학교는 교내 구성원들 및 일반에게 한 단계 높은 서비스 제공을 위해 모바일 홈페이지(http://m.kaist.ac.kr)를 개설했다.
모바일 홈페이지는 공지사항, KAIST NEWS, 문화행사안내, KAIST 소개, 캠퍼스 맵, 학사정보, 입학정보, KAIST 홍보관 등으로 이루어져 있다.
특히, "KAIST 홍보관" 메뉴에 들어가서 KAIST 공식트위터 계정인 "With_KAIST"를 팔로우하면 교내 뉴스를 실시간으로 받아볼 수 있고 학교와 구성원들과의 좋은 소통의 수단이 될 것으로 기대하고 있다. 지난해 6월부터 시범서비스를 시작한 이 계정의 팔로워 수는 559명이다.
이번에 선보인 모바일 홈페이지는 아이폰, 갤럭시, 넥서스 원 등 스마트 폰이라면 어느 기종이든지 이용 가능하다.
모바일 홈페이지 개발을 맡은 조준형 IT개발팀장은 "손안에서 이뤄지는 스마트 폰이 급속히 확산됨에 따라 모바일기기 전용 홈페이지를 구축하게 된 것"이라며 "언제 어디서나 학교와 관련된 정보를 쉽게 얻을 수 있어 정보 접근성이 한 층 높아질 것으로 기대된다"고 밝혔다.
2011.02.15
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이덕희 칼럼 세종시와 아이폰
이덕희 경영과학과 교수가
디지털타임스 2011년 1월 25일(화)자 칼럼을 실었다.
제목: 세종시와 아이폰
신문: 디지털타임스
저자: 이덕희 경영과학과 교수
일시: 2011년 1월 25일(화)
기사보기: 세종시와 아이폰
2011.01.25
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2010 스마트폰 소프트웨어 경진대회
우리학교 정보통신팀이 주최한 "2010년 스마트폰 소프트웨어 경진대회" 시상식을 지난 11월 29일 오후 5시 행정분관 2층에서 가졌다.
이번 대회에는 27개 팀이 참여했으며 아이디어, 활용성, 완성도 등의 엄격한 심사를 거쳐 11개팀을 선정했다.
대상은 전산학과 조영상군이 개발한 "딩글한글"이 차지했다. 스마트폰에서 한글을 쉽게 입력할 수 있게 만든 이 어플은 심사위원은 극찬을 받았다. 안드로이드폰 기반이며 이미 온라인상에 3~4만명의 사용자가 있고, 특허출원 중이다.
금상은 시각장애인이 사운드를 듣고 스마트폰으로 사진을 찍을 수 있는 ‘사운드 카메라‘와 TV를 보면서 트위트나 문자를 보내어 자막에 올릴 수 있는 ‘바글’ 어플이 선정됐다.
은상은 교내 택시를 같이 타기 위하여 제작한 ‘택시투게더’, 음감을 찾아 교습할 수 있는 ‘절대음감’과 "KAIST iNFO" 어플이 차지했다.
대상 1명, 금상 2명, 은상 3명, 장려상 5명을 선정해 상금 200만원, 100만원, 50만원, 스마트폰을 각각 지급했다.
이번 경진대회는 소프트웨어 개발 인재의 발굴과 스마트폰 활성화에 기여하고자 마련됐다.
김명호 학술정보처장은 “우리나라의 미래는 과학기술에 있으며, 그중에도 IT기술의 S/W가 높은 비중을 차지하고 있다” 며 “스마트폰 시대의 선두에 여러분이 함께하기를 희망한다”고 말했다.
2010.12.10
조회수 14319
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유연한 나노신소재 발전기술 개발
휴대폰이나 심장에 이식한 미세 로봇이 배터리 충전 없이 영구적으로 작동할 수는 없을까?
공상과학 영화에서나 나올 법한 이런 일들이 머지않아 가능할 것으로 보인다.
우리학교 신소재공학과 이건재 교수팀은 압전특성이 우수한 세라믹 박막물질을 이용하여 심장 박동, 혈액 흐름과 같은 미세한 움직임으로도 전기를 만들 수 있는 새로운 형태의 유연한 나노발전기술을 개발했다.
압전특성이란, 가스레인지의 점화스위치 작동원리와 같이, 압력이나 구부러짐의 힘이 가해질 때 전기가 발생되는 특성을 말하는 데, ‘페로브스카이트(perovskite)’ 구조를 가지는 세라믹 물질들이 높은 효율을 나타내지만 깨지기 쉬운 성질을 가지고 있어 유연한 전자 장치로의 활용이 불가능했다.
이 교수팀은 높은 압전특성을 가지면서 깨지지 않고 자유롭게 구부릴 수 있는 세라믹 나노박막물질을 만들어 바이오-환경 친화적인 고효율 나노발전기술 개발에 세계 최초로 성공한 것이다.
나노기술과 압전체가 만나 만들어지는 나노발전기술은 전선과 배터리 없이도 발전이 가능해, 휴대용 전자제품 뿐만 아니라 몸속에 집어넣는 센서나 로봇의 에너지원으로도 사용이 가능하기 때문에, 그 활용영역은 응용기술 여하에 따라 얼마든지 넓어질 수 있을 것으로 보고 있다.
미세한 바람, 진동, 소리와 같이 자연에서 발생되는 에너지원과 심장 박동, 혈액 흐름, 근육 수축·이완과 같이 사람 몸에서 발생되는 생체역학적인 힘을 통해 전기를 생산할 수 있게 됨으로써 꿈의 무공해·무한 에너지원이 될 수 있는 것이다.
이번에 개발한 나노발전기술은 이 교수가 2004년 세계 최초로 공동발명한 ‘고성능 단결정 휘어지는 전자소자’를 토대로, 세라믹 나노박막물질을 유연한 플라스틱 기판 위에 옮겨, 외적인 힘이 주어질 때마다 신소재 압전물질로부터 전기를 얻는 데 성공한 것이 핵심이다. 또한 이 나노발전기술의 회로구조를 변형하면 LED발광도 이루어 질 수 있다고 이 교수는 말했다.
이 연구 결과는 나노과학기술(NT) 분야의 세계적 권위지인 "나노 레터스(Nano Letters)" 11월호 온라인 판에 게재됐고, 국내·외에 특허 출원되었으며, 논문의 공동저자로 참여한 미국 조지아 공대 왕종린(Wang, Zhong Lin) 교수팀과 동물 이식형 나노발전기 생체실험을 후속 연구로 진행하고 있다.
<관련동영상>
외부적인 힘에 의해 나노발전기에서 전기가 발생되는 동영상
http://www.youtube.com/watch?v=sWdopmi0B7U
<그림설명>
구부러지는 유연한 나노박막물질에서 전기가 발생되고 있다.
2010.11.08
조회수 16381
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원광연칼럼 ‘스마트폰 블루스’
원광연 문화과학기술대학원 교수가
세계일보 2010년 10월 14일(목)자 칼럼을 실었다.
제목: [사이언스 리뷰] ‘스마트폰 블루스’
신문: 세계일보
저자: 원광연 문화과학기술대학원교수
일시: 2010년 10월 14일(목)
기사보기: [사이언스 리뷰] "스마트폰 블루스"
2010.10.14
조회수 9318
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배두환칼럼 제2, 제3의 스마트폰 충격에 대비하자
배두환 전산학과 교수가
전자신문 2010년 8월 26일(목)자 칼럼을 실었다.
제목: 제2, 제3의 스마트폰 충격에 대비하자
신문: 전자신문
저자: 배두환 전산학과 교수
일시: 2010년 8월 26일 (목)
기사보기: 제2, 제3의 스마트폰 충격에 대비하자
2010.08.26
조회수 10755
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이상엽 교수, 초고분자량 거미 실크 단백질 생산기술 개발
- 초고분자량의 거미 실크 단백질이 거미줄을 강하게 만든다는 사실 밝혀 -- 첨단 초강력 섬유소재로의 활용 기대 -
우리학교 이상엽 특훈교수는 서울대 박명환 교수팀과 공동으로 세계적으로 이제까지 생산하지 못했던 ‘초고분자량의 거미 실크 단백질’을 대사공학으로 개량된 대장균을 이용하여 생산하였다고 발표하였다. 이 초고분자량의 단백질로 만든 거미 실크 섬유는 강철보다 강한 성질을 나타냄을 밝혔다.이 연구는 교육과학기술부가 2009년부터 추진하고 있는 ‘신기술융합형 성장동력사업(바이오제약 사업본부장 수원대 임교빈 교수, 분자생물공정 융합연구단장 KAIST 김정회 교수)의 지원을 받아 수행되었으며, 연구결과는 특허 출원 중으로 세계적 저명 학술지인 「미국 국립과학원 회보 (PNAS)」誌’ 7월 26일자 온라인판에 게재되었다.
거미가 만드는 초고분자량의 실크 섬유는 미국 듀폰(Dupont)社의 고강력 합성섬유인 케블라(Kevlar)에 견줄 강도를 갖고 있으며, 탄성력이 뛰어나 의료산업 등 다양한 분야에서 활용될 수 있는 것으로 알려져 있다. 거미 실크 섬유의 우수한 특성 때문에 그동안 효모, 곤충, 동물세포, 형질전환식물, 대장균을 비롯한 여러 생체 시스템을 활용하여 거미실크를 대량 생산하는 기술을 개발하려는 많은 시도가 있어 왔다.그러나 지금까지는 글리신 등 특정 아미노산이 반복적으로 많이 존재하는 거미 실크 단백질의 특수성으로 인해 고분자량의 거미실크를 인공적으로 생산할 수 없었다.
이러한 기존 기술의 한계와 달리, 우리학교 생명화학공학과 이상엽 교수 연구팀은 고분자량의 거미실크 단백질 (황금 원형 거미; Nephila clavipes 유래)을 생산하는 대장균을 대사공학적으로 새로이 개발하고, 이를 활용함으로써 고성능의 거미실크섬유를 인공적으로 합성하는데 성공하였다.
우선, 연구팀은 비교 단백체 분석 등 시스템 대사공학 기법을 이용하여 거미 실크 단백질을 생산할 때 대장균 내에 글리실-tRNA의 부족 현상이 일어남을 밝혀냈다. 그리고 이 문제의 해결을 위해 관련 유전자들을 증폭 또는 제거 하는 등 대장균의 대사를 재구성함으로써 대장균으로부터 세계 최고 수준의 반복단위수를 가진 285 kDa에 달하는 거미실크 단백질을 성공적으로 합성해 낼 수 있었다.
또한, 대장균에서 생산된 거미 실크 단백질을 분리‧정제한 후에 생체 모방 기술을 이용한 스피닝 작업을 통해 실크 섬유 형태로 제작하였다. 이렇게 만들어진 거미 실크 섬유의 물성을 측정한 결과 강도 (tenacity) 508 MPa, 인장탄성율 (Young"s modulus) 21 GPa를 보여 케블라 수준의 강도를 가지게 된다는 사실을 확인하였다. 기존에는 285 kDa이나 되는 큰 거미 실크 단백질의 생산이 불가능하여 고강도의 거미 실크 섬유를 만들 수 없었는데, 이번 연구를 통해 가능하게 되었다.
이상엽 교수는 “이번 연구는 바이오기반 화학 및 물질 생산시스템 개발의 핵심기술인 시스템 대사공학적 방법을 통해 기존의 석유화학 제품과 대체 가능한 고성능의 섬유를 생산하는 기반기술을 확립하였다는 데 그 의의가 있으며, 향후 생산시스템 향상과 물성 연구를 계속 수행하여 실용화하고 싶다.”라고 밝혔다.
2010.07.28
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