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국제 생물공정학술지, 장호남교수 정년퇴임 특집호 헌정
생물공정 및 배양기술의 세계적인 리더로 인정받아, 세계적인 학자에게만 드물게 주어지는 국제학술지 특집호 헌정 영예
KAIST(총장 서남표)는 세계적 생물공정 학술지인 독일 스프링거사 발간하는 생물공정 바이오시스템공학(Bioprocess and Biosystems Engineering; BPBSE)지가 오는 2월말 정년퇴임하는 생명화학공학과 장호남(66세) 교수의 업적을 높이 평가해 기념 특집호를 발간했다고 26일 밝혔다. BPBSE지는 1986년 3월 창간한 24년 전통의 생물공정분야 전문 SCI학술지이다.
세계적인 학술지의 전체 내용을 1인 학자를 위한 기념특집호로 발간한 경우는 매우 드문 사례로 장 교수의 지난 34년간의 생물공정, 생물배양 관련 연구가 세계적으로 인정받고 있으며, 그 탁월한 업적을 세계적으로 인정했다는데 의미가 있다.
2010년 신년호로 발간된 특집호는 ‘장호남: 위대한 생물화학공학자와 그의 고농도배양에 관한 평생의 기여(Ho Nam Chang: Life of a great biochemical engineer and his life-time contribution to high cell density culture)’라는 표지제목으로 발간됐다.
장 교수의 생물공학분야 기여에 감사하고 정년퇴임을 기념하고자 하는 미국, 일본의 동 분야 최고의 전문가들과 장 교수 제자들의 논문 20편이 실렸다.
이번 특집호의 초청편집자인 이상엽 특훈교수는 ”장 교수님은 생물공학, 생물공정 분야의 세계적인 거목이다. 세계적으로도 관련 분야에서 모르는 사람이 없다. 2년 전 독일에서 개최된 학술지 편집회의에서 편집장, 부편집인들, 편집위원들이 장호남 교수의 정년기념 특집호 발간을 만장일치로 찬성했다“고 밝혔다.
장 교수는 1944년 남해생으로 1976년 KAIST에 교수로 부임해 지난 34년간 국제학술지 논문 235편, 국내학술지 논문 153편, 3권의 저서, 51건의 특허를 낸 업적이 있으며, 논문의 총 피인용 횟수는 4190여회에 달하는 세계적인 석학이다.
현재도 9개의 국내외학술지 편집위원으로 활동 중이다. 우수연구센터인 생물공정연구센터의 소장, 기초기술연구회 이사, KAIST 교무처장 및 학장, 한국생물공학회 회장, 한국공학한림원 부회장 등을 역임했으며 국민훈장 목련장, 한국공학상, 아시아태평양 생물화학공학상 등 다수의 상을 수상했다.
2010.02.26
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유회준 교수 연구팀, 세계 최초로 가슴에 붙이는 심장건강상태 모니터링 장치 개발
- 붙이는 파스형태의 심장 건강상태 모니터링 장치, ‘스마트 파스’ 세계 최초개발 -
전기및전자공학과 유회준 교수 연구팀이 세계 최초로 가슴에 붙이는 심장건강상태 모니터링 장치를 최근 개발했다.
붙이는 파스형태로 제작돼 휴대폰 등의 휴대용 단말기기를 통하여 원격으로 켜고 끌 수 있으며 데이터통신도 가능하다.
고성능 반도체 집적회로(헬스케어 칩)가 파스 안에 장착돼 있고 파스 표면에 25개의 전극이 형성돼 있어 다양한 형태로 전극을 사용할 수 있으며 심장의 수축·이완 능력과 심전도 신호를 동시에 검출해 무선으로 외부에 알려 준다.
이 장치의 핵심은 크게 심혈관 저항 및 심전도 측정 집적회로(헬스케어 칩)와 이 칩을 내부에 장착하고 있으며 표면에 전극을 형성시킨 4층 헝겊형 기판기술이다.
직물 위에 전극 및 회로 기판을 직접 인쇄할 수 있는 P-FCB(Planar Fashionable Circuit Board)기술로 서로 다른 헝겊에 전극, 무선 안테나, 회로기판(이 헝겊의 중앙부에 헬스 케어 칩을 부착)형성한 후 플렉시블 배터리와 함께 적층해 이 장치를 제작했다.
또한 전극 제어부, 심전도·혈관 저항 측정부, 데이터 압축부, SRAM, 무선 송수신 장치 등을 가지고 초저전력으로 동작하는 특수 헬스 케어 집적회로(크기 5mm X 5mm)를 제작해 헝겊형 회로 기판 위에 부착시켰다.
전극이 형성된 헝겊 면에는 접착제가 발라져 있어 일반 파스처럼 가슴에 부착시켜 사용하게 된다. 완성품은 가로 세로 15Cm X 15Cm이며 두께는 가장 두꺼운 중앙 부분이 1mm정도이다.
특히, 헬스 케어 칩은 차동전류주입기와 재구성이 가능한 고감도 검출 회로를 통해 심혈관 임피던스 변화를 16가지 서로 다른 조합으로 0.81% 신호왜곡 이하로 검출 가능하다.
KAIST 얜롱(Yan Long, 전기및전자공학과 박사과정)연구원은 “헝겊 위에 직접 전극 배열을 인쇄하고 건강관리 칩과 플렉시블 배터리를 부착함으로서 편의성과 착용감을 확보해 간편하게 심전도와 심혈관 임피던스 변화를 동시에 측정할 수 있다.”라고 말했다.
자신의 건강상태를 실시간으로 간편하게 자가진단을 할 수 있어 지속적인 관리가 필요한 만성 심부전 환자 등을 포함한 심혈관 질병이 있는 사람들에게 안성맞춤이다.
만성 심혈관 관련 환자를 위한 건강관리 기술은 2000년 이후 전 세계적으로 꾸준한 관심을 받고 있으나, 대부분 심장의 전기적 특성 즉 심전도 신호만을 검출하는데 그쳤다. 현재까지 개발된 측정기는 크고 이물감이 있으며, 유선으로 연결되는 등 외부와의 저전력 통신이 어려워 일상생활에서 널리 사용되지 못하고 있다.
이번 연구결과는 지난 2월 8일부터 10일까지 미국 샌프란시스코에서 개최된 국제반도체회로 학술회의(ISSCC)에 발표됐다.
❋ ISSCC (International Solid State Circuit Conference: 국제 고체 회로 학회)학회:1954년부터 국제 전기전자공학회 (IEEE SSCS) 주관으로 매년 2월에 미국 San Francisco, Marriot 호텔에서 개최되는 이 분야 최고 권위의 학회로 ‘반도체 올림픽’이라고 불리우고 있음. 전 세계로부터 4천여명의 학자와 연구원들이 참여한 가운데 매년 반도체 분야 최우수 논문 210편만을 엄선하여 3일 동안 발표하면서 연구 성과와 정보를 교환하고 미래의 반도체 산업과 기술을 논의하는 학회임.
(사진 1) 스마트 파스 구조
스마트 파스는 총 4층 구조로 형성 되어 있으며 그 크기는 15cm x 15cm 이다. 가슴에 부착하는 면인 제 1층은 25개의 전극이 형성되어 이 중 4개는 전류 주입 전극으로 16개는 전압 측정 전극으로 5개는 기준 전극으로 사용할 수 있다. 제 2층은 직물형 인덕터(2.2uH, Q=9.2)로 스마트 파스의 무선 데이터 통신을 지원한다. 제 3층은 플렉시블 배터리(1.5V, 30mAh)로 파스를 하루이상 지속적으로 사용할 수 있도록 전원을 공급한다. 제 4층은 직물형 인쇄 회로 기판으로 그 위에 고성능 반도체 칩이 장착되어 있다.
(사진 2) 스마트 파스 사용 예
사용자가 스마트 파스를 가슴에 붙인 모습을 보여 준다. 휴대폰 등의 휴대용 단말기기를 통하여 원격으로 켜고 끌 수 있으며 25개의 전극배열이 피부와 접착되어 있어 심혈관 저항 및 심전도를 여러 가지 형태로 측정하여 내장메모리에 저장 또는 휴대용 단말기기로데이터를 고속으로 송신도 가능하다.
(사진 3) 스마트 파스 측정 예스마트 파스를 통하여 측정된 심전도 신호와 심혈관의 저항의 변화를 보여 준다. 이러한 신호로부터 심장의 수축 이완 능력을 편리하게 일상생활 속에서 측정 가능하다.
(사진 4) 스마트 파스에 장착된 헬스 케어 칩
직물형 인쇄 회로 기판에 장착되어 있는 고성능 반도체칩(헬스케어 칩)의 사진과 제원이다. 본 헬스케어 칩은 최대 3.9mW의 전력을 소모하며 평균 2.4mW의 전력소비로 0.1옴이하의 저항 변화를 고감도 회로를 통하여 검출 가능케 하는 것이 특징이다.
2010.02.10
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UAE, 쿠스타(KUSTAR)大와 고급연구개발 인력 양성을 위한 협력 방안 협의
우리대학은 지난 14일 아랍에미리트(UAE) 아부다비(Abu Dhabi) 인터콘티넨탈 호텔에서 칼리파 과학기술연구대학(Khalifa University of Science, Technology and Research, 이하 KUSTAR) 아리프 술탄 알 하마디(Arif Sultan Al Hammadi)총장, 에미레이트 원자력 전력공사(Emriate Nuclear Energy Coporation, 이하 ENEC) 모하마드 알 하마디(Mohamed Al Hammadi) 사장, 고등기술연구원(the Institute of Applied Technology, 이하 IAT) 압둘라티프 모하메드 알 샴시(Abdullatif Mohamed Al Shamsi) 사무총장과 함께 UAE의 고급 연구개발 인력양성을 위한 대한민국 정부의 협력사항에 관해 기자회견을 했다.
서 총장은 이번 방문을 통해 지난 12월 말 한국전력 컨소시엄의 원전수출계약 당시 지식경제부 최경환 장관이 합의한 KUSTAR, ENEC, IAT 등과의 연구협력 프로그램, 대학 학위 프로그램과 원자력기술관련 고급 국가 인재개발 등에 대한 세부 협력방안에 대해 구체적으로 논의했다.
연구협력 부분에서는 KAIST의 교육 및 연구경험을 공유하여, KUSTAR가 향후 선도 과학기술 연구대학이 될 수 있도록 공동 교육 및 연구 프로그램개발, 우수 학생과 연구원 유치 및 상호 교환, 연구시설 확충, 중요 연구정책 개발을 통한 실질적 상호 협력을 하기로 합의하였다. 더불어, KAIST는 UAE의 원자력에너지 프로그램을 지원하기 위해 원자력공학분야에서의 공동연구프로그램 개발과 협력 연구를 위한 교원 및 학생을 교환하기로 했다.
학위 프로그램 협력을 위해서는 기계공학, 전기및전자공학, 원자력공학, 나노기술, 로보틱스, 에너지공학, 정보통신기술과 같은 분야의 전문화를 위해 KUSTAR에 학사, 석사, 박사 학위 프로그램을 설치하는 데 상호 협력하기로 하였으며, 이러한 협력을 위해 교원파견, 커리큘럼 개발, 강의교재 개발, 협력연구를 위한 학생교환 등이 이루어질 예정이다.
KUSTAR의 아리프 총장은 UAE 원자력산업을 이끌 관련분야 고급 국가인재를 육성하기 위해 한국개발연구원(KDI), 한국원자력안전기술원(KINS) 등과 같은 유관기관과 협력할 것이라고 밝혔다.
또한 KUSTAR의 아리프 총장은 “본 프로그램이 KUSTAR의 대학원생들이 다방면에 걸쳐 UAE의 미래기술발전에 크게 기여할 수 있도록 교육기회를 제공할 것이며, 한국과의 파트너십이 UAE 학생들에게 매우 다양한 프로그램을 제공함은 물론 첨단의 새로운 교과과정을 강화함으로써 공학분야의 탁월성을 제고시킬 것”이라고 밝혔다. 아리프 총장은 “양국 정부 간에 맺어진 협정의 한계를 넘어 양 기관의 과학기술발전을 위해 KUSTAR와 KAIST간 상호 협력관계가 돈독해지기를 희망한다”고 덧붙였다.
서 총장은 “KUSTAR와 KAIST의 상호협력은 양교와 양국 간의 매우 역사적인 일로서, 양교는 21세기 인류가 당면한 가장 중요한 문제를 해결하는 데 동참함으로써 삶의 질을 향상하는 데 크게 기여할 것”이라고 밝혔다. “KAIST 전 구성원은 KUSTAR와 협력을 통해 양교의 교육의 질 향상과 혁신적인 연구를 수행할 수 있도록 최선을 다할 것”이라고 덧붙였다.
KUSTAR(Khalifa University of Science, Technology and Research)는 현 대통령인 셰이크 칼리파 빈 자예드 알 라하얀(Sheik Khalifa bin Zayed Al Nahyan)이 선진 고등교육기관을 육성하기 위해 2007년 2월13일 설립한 국립대학이다.
KUSTAR는 UAE의 수도인 아부다비(Abu Dhabi)에 캠퍼스를 건설 중이며, 샤르자에 있는 18년된 에티살랏대학교(Etisalat University College)와 2008년에 합병했다. 또한 KUSTAR는 공학(Engineering), 물류경영(Logistics management), 보건학(Health sciences), 국가안보(Homeland security), 자연과학(Sciences)의 5개 분야의 교육 및 연구 프로그램을 제공하고 있다.
UAE에는 미국계인 뉴욕대 아부다비 캠퍼스, 영국계인 미들섹스대 두바이 캠퍼스를 비롯하여 미국계, 영국계, 유럽계, 호주계, 프랑스계, 아일란드계, 캐나다계, UAE계 등 30여 개의 대학이 있다.
이중 외국계 학교는 주로 하바드 의과대학(두바이센터 포함), 약학대학, 컴퓨터대학, 항공대학, 경영정보대학, 의상디자인대학, 경영대학, 의학대학 등과 같은 분야에 집중하고 있어 현 UAE 정부는 과학기술계통의 연구중심대학 육성을 기대하고 있다.
2010.01.15
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김성철 교수, 환태평양 고분자 연합 회장으로 추대
생명화학공학과 김성철(64)교수가 호주 케언스(Cairns)에서 개최된 환태평양 고분자연합(Pacific Polymer Federation, PPF) 집행위원회에서 제12대 회장으로 최근 선출됐다.
환태평양 고분자연합은 한국, 미국, 일본, 중국, 호주, 카나다, 멕시코, 대만, 싱가포르, 태국, 뉴질랜드, 칠레, 베트남, 인도네시아, 말레이시아 등 태평양 연안 15개국의 고분자학회의 연합체로 2년에 한번 국제 심포지엄을 개최한다.
김 교수는 이번 케언스(Cairns)에서 열린 제11차 국제 심포지엄에서 ‘메탄올 연료전지용 고분자 블렌드, IPN, 하이브리드 막(Polymer Blend, IPN, Hybrid Membranes for Direct Methanol Fuel Cell)’이란 제목으로 기조강연을 했다.
제12차 국제심포지엄은 2011년 11월 제주 신라호텔에서 개최되며, 김 교수가 조직위원장을 맡게 된다.
* IPN : 상호침투하는 고분자 망목(Interpenetrating Polymer Network)
2009.12.23
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이상엽 특훈교수, 아시아 생물정보학회 연합체 회장으로 추대
-2011년 아시아 생물정보학회연합학회 대표로 활동 예정-
생명화학공학과 이상엽(45, 생명과학기술대학 학장, 바이오융합연구소 공동소장, LG화학 석좌교수)특훈교수가 지난 15일 일본 요꼬하마에서 열린 아시아 생물정보학회 연합체(Association of Asian Societies for Bioinformatics; AASBi)이사회에서 2011년 회장으로 추대됐다.
이 교수는 2010년 연합체 부회장직을 수행하게 되며, 2011년 회장으로서 1년간 아시아 생물정보 학회연합체를 대표하게 된다.
아시아 생물정보학회 연합체는 2002년 한국 생물정보시스템생물학회 (예전의 한국생물정보학회), 일본 생물정보학회, 싱가폴 의학생물정보연합회, 호주 생물정보학회, 대만 생물정보학회, 그리고 최근 중국 생물정보학회의 대표가 모여 만든 학회연합체다. 연합체 이사회는 연합체 창립이사(founding board member)들과 각국의 회장단으로 구성되어 있다.
이 교수는 “아시아연합학회의 회장이라는 중책을 맡게 되어 어깨가 무겁지만, 이러한 활동을 통하여 우리나라와 아시아의 훌륭한 생물정보-시스템생물학 연구역량이 세계적으로 잘 알려지고, 한 단계 더 도약하는데 기여하고 싶다.”고 소감을 밝혔다.
이 교수는 지난 13일부터 16일까지 일본 요꼬하마에서 개최된 아시아 생물정보학회연합체의 공식 학술대회인 GIW(Genome Informatics Workshop)의 공동 프로그램위원장으로 참여했으며, ‘시스템생명공학’이란 주제로 개회 기조강연(Opening keynote lecture)을 하기도 했다. 올해로 20주년을 맞은 GIW는 세계에서 가장 오래된 생물정보학 국제학술대회다.
2009.12.22
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전기및전자공학과 이수영 교수, APNNA 수상
전기및전자공학과 이수영 교수가 지난 12월 3일 방콕에서 열린 ICONIP2009 기간 중에 뇌정보처리 메카니즘의 이해 및 공학적 응용에 대한 연구업적으로 APNNA (Asia-Pacific Neural Network Assembly) Outstanding Achievement Award 를 수상했다.
APNNA는 1994년에 아시아와 태평양 지역의 신경정보처리 연구단체의 협의회로 구성되어, 매년 ICONIP2009 (International Conference on Neural Information Processing)을 개최하는 등 연구자들의 구심체 역할을 수행했다. 뇌정보처리 메카니즘의 이해 및 공학적 응용을 연구하는 신경회로망 분야에서 미국 주도의 INNS (International Neural network Society),유럽의 ENNS (European Neural Network Society)와 대응하는 아시아-태평양 지역의 대표기관으로 일본, 한국, 중국, 대만, 싱가폴, 호주, 뉴질랜드, 인도, 태국 등이 참여하고 있다.
2004년부터 APNNA Outstanding Achievement Award 와 APNNA Excellent Service Award를 수여하고 있다.특히, Outstanding Achievement Award 는 평생의 연구업적을 기반으로 매년 한 사람에게만 수여하는 최고의 상이다.
일본 RIKEN Brain Science Institute 의 소장이던 Shun-ichi Amari 박사,Neocognitron 신경회로망 모델의 창시자인 Kunihiko Fukushima 박사 등이 수상했다.
2009.12.21
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홍원희교수팀, 다양한 나노구조유도 기술개발
생명화학공학과 홍원희교수팀, 이온성액체를 이용한 다양한 나노구조 유도 기술 개발
-무기산화물, 탄소나노튜브, 그래펜, 유무기 하이브리드 등 다양한 재료의 나노구조를 유도--상용 산화철보다 10배 이상의 흡착 및 광촉매 효율 높여-
공과대학 생명화학공학과 홍원희 교수팀(62)은 이온성액체를 이용한 자기조립기술을 이용해 탄소나노튜브, 그래펜, 무기산화물, 유무기 복합체에 이르기까지 다양한 재료의 나노구조를 유도할 수 있는 기술을 최근 개발했다.
이 연구결과는 ‘광촉매 응용을 위한 이온성액체를 이용한 무기산화물 하이브리드의 에너지 전달(Energy Transfer in Ionic-Liquid-Functionalized Inorganic Nanorods for Highly Efficient Photocatalytic Applications)’이라는 제목으로 나노분야의 저명 학술지인 스몰(Small)지에 지난 11월 게재됐다.
이 기술은 이온성 액체의 구조 유도와 용매 기능을 이용한 무기산화물 하이브리드 나노재료를 제조할 수 있는 ‘청정 한 반응기 이온열 합성법(Green One-Pot Ionothermal Synthesis)’이다. 대기압하의 열린반응기내에서 제조된 무기산화물 나노재료는 쉽게 물이나 다양한 유기 용매에서 분산된다.
홍교수팀은 이 합성법을 산화철 계열의 무기산화물 나노재료에까지 적용해 0차원에서 1차원에 이르기까지 구조를 제어했고, 계면에서의 에너지 전이현상을 통해 상용 산화철보다 10배 이상의 흡착 및 광촉매 효율을 높였다.
이 기술을 바탕으로 제조된 나노재료는 유기물 산화 및 분해기능이 뛰어나 태양광만으로 폐수처리가 가능하다. 이로써 페수처리 과정에서 에너지 소비와 이산화탄소의 배출량을 줄일 수 있고, 광촉매가 가지는 우수한 항균 및 탈취기능은 건축재료 분야에 응용될 것으로 기대된다. 또한, 태양광을 이용한 물의 광분해로 수소 에너지원 생산도 가능하다.
홍교수는 “이번 연구는 이온성 액체의 청정용매로써의 기능을 이용해 나노기술이 가지는 인간과 환경에 대한 악영향을 감소시키고, 동시에 디자인된 나노재료에 새로운 기능을 부여해 기존 기술의 한계를 극복할 수 있는 새로운 대안을 마련했다”는데 의미가 있다고 말했다.
현재 홍교수팀은 친환경 합성법으로 제조된 무기산화물, 탄소나노튜브, 그래펜, 유.무기 하이브리등의 나노재료를 환경 및 에너지 분야에 적용하는 연구를 진행하고 있다.
※ 보충자료나노 스케일에서의 재료나 현상을 연구하고 구조나 구성 요소를 제어해서 새로운 소재‧소자‧시스템을 개발하는 나노 기술 역시, 환경 유해성이나 인체 독성에 대한 연구 결과가 발표되면서 친환경 기술에 대한 관심이 급증하고 있다.
이온성 액체는 소금과 같이 양이온과 음이온의 이온결합으로 이루어진 이온성 염 화합물로써 상온에서부터 넓은 온도에 걸쳐 액체로 존재할 수 있는 ‘청정용매(Green Solvent)’라고 불리면서 각광을 받고 있다. 특히, 이론적으로 1018가지 정도의 조합에 의해서 비휘발성, 비가연성, 열적 안정성, 높은 이온전도도, 전기화학적 안정성, 높은 끓는점 등의 물리화학적 특성을 쉽게 변화시킬 수 있어서 다기능성(multifunctional) ‘디자이너용매(Designer Solvent)’로 사용가능하다.
세계적으로 아직 초기단계이긴 하지만, 미국 국방관련 연구소 (US Air Force, US Naval Research Laboratory) 및 국가 연구소 (Argonne 연구소, Oak Ridge 연구소, Brookhaven 연구소), 독일의 Max Planck 연구소, 스위스 EPFL의 Gratzel 그룹, 일본의 도쿄대, G24i & BASF 등이 최근 이온성 액체를 이용한 나노기술 응용 분야에 주목하면서 집중 투자와 연구를 진행하고 있는 반면, 국내에서는 아직 시작 단계에 불과할 정도로 뒤쳐져 있다.
홍 교수 팀의 연구결과는 기존 산업뿐만 아니라, 전 세계적으로 주목 받고 있는 ‘녹색 성장기술’과 21세기를 선도할 ‘첨단 나노기술’을 융합한 ‘청정 나노기술(Green Nanotechnolgy)’의 원천기술로써 활용될 수 있으며 이 분야의 국제경쟁에서 우위를 확보할 수 있을 것으로 전망된다.
현재까지 이온성액체는 유기합성, 전기화학, 화학공학, 생물공학 및 분리공정 등을 포함하는 여러 분야에서 유기 용매를 대체하기 위한 ‘지속가능기술(sustainable technology)’로써 향후 산업 전 분야에 걸쳐서 엄청난 파급효과가 있을 것으로 기대되고 있다.
※ 용어설명 ○ 열린반응기 : 고압,저압의 용기가 아닌 대기압하의 일반용기 즉, 비이커 등.
<그림1> 대표적인 이미다졸륨계 이온성액체의 분자 구조
<그림2> Green One-Pot Ionothermal Synthesis에 의한 물에 분산되는 산화철 나노 막대기의 합성 과정 모식도.
2009.12.14
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황규영교수, 국내최초로 ACM석학회원에 선임
우리학교 전산학과 황규영 특훈교수가 국내 최초로 세계 최고 권위의 미국 컴퓨터 학회(ACM) 석학회원(Fellow)에 최근 선임됐다.황교수는 물리적 DB설계, DB 질의처리, DB관리시스템(DBMS) 아키텍쳐 분야에의 공헌과 국제 학술계에서의 리더십을 인정받았다.ACM 석학회원(Fellow)은 전체회원 중 탁월한 업적과 리더십을 갖춘 1%미만의 석학급 회원들에게만 주어지는 영예로운 호칭이다.국내에서 최초로 ACM 석학회원(Fellow)에 선임된 황교수는 2007년도에도 전산학 분야에서 국내 최초로 미국 전기전자학회 석학회원(IEEE Fellow)에 선임되기도 했다.
※ 미국 컴퓨터 학회(Association for Computing Machinery, ACM) 1947년에 설립된 세계 최초의 컴퓨터 분야 학술과 교육을 목적으로 하는 컴퓨터, 정보기술 분야 대표학회다. 전 세계 약 83,000여명의 회원이 있으며, 미국 뉴욕시에 본부를 두고 있다.
2009.12.10
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누설전류의 원천적 차단 가능한 ‘20nm갭 기계식 나노집적소자’ 세계 최초 개발
- CPU, 메모리 적용 시 에너지 절감 年 7,480억원․329만톤의 CO2배출저감 효과 기대 -
고가의 반도체 기판 대신 저렴한 유리기판이나 플렉서블(flexible) 플라스틱 기판에도 적용이 가능하고, 3低(초저가․초저전력․초 저탄소) CPU를 실현할 수 있는 나노집적소자 원천 기술이 국내연구진에 의해 세계 최초로 개발되었다.
우리대학 전기 및 전자 공학과 윤준보 교수팀과 부설 나노종합팹센터(소장 이희철)는 공동연구를 통하여 세계 에서 가장 작은 이격거리를 가지는 “20nm갭 기계식 나노집적소자(3단자 나노전자 기계스위칭소자)”를 세계 최초로 개발하는데 성공했다고 밝혔다.
반도체로 만들어진 기존의 CPU는 반도체 특성을 활용하여 전기신호의 차폐를 제어함으로써 PC내에서 평균적으로 3.2W의 대기전력을 소모하고 있다. 업무용 PC 보급대수와 대기시간을 각각 1000만 대와 14시간으로 가정하면 대기전력은 년 163,520 MWh로 계산된다. 고리원자력발전소 1호기의 발전량(2007년 총 발전량 2,254,988 MWh) 7%에 해당하는 전력량이다.
이에 윤준보 교수팀은 나노종합팹의 첨단 장비․시설 등 인프라와 나노 전자기계 기술(Nano Electro Mechanical System, NEMS)을 적용하여, 트렌지스터와 동일한 역할을 수행하면서도 누설전류를 원천적으로 차단한 新개념 전자소자인 ‘기계식 나노집적 소자’를 개발했다.
본 소자의 핵심원리는 질화티타늄(TiN)으로 만든 3차원 나노구조물의 기계적인 움직임을 통해 기계적인 이격정도의 차이로 전기신호를 제어한다는 것이다. 대기 상태에서 누설전류를 원천적으로 차단하는 원리를 가지기 때문에, 이를 CPU에 적용하면 1W 미만의 대기전력을 가지는 CPU개발이 앞당겨 질 것으로 기대를 하고 있다.
사진설명: 20nm갭 기계식 나노집적 소자의 단면 사진
좌측- TEM (투사 전자 현미경) , 우측 - SEM (주사 전자 현미경)
또한, 저온 공정이 가능하기 때문에 기존의 반도체 회로 상부에 3차원으로 적층형 집적이 가능하고, 기존의 반도체를 만들던 단결정 실리콘보다 훨씬 저렴한 유리 기판이나 휘어지는 플라스틱 기판에서도 전자 스위치 소자를 형성할 수 있어, 초저가․초고성능․초저전력의 전자 회로를 만들 수 있다는 데 특징이 있다.
그리고, 무엇보다도 세계 최고 수준의 나노종합팹센터의 첨단 반도체 설비와 공정을 그대로 활용하여 본 소자의 핵심인 초미세 나노패턴 형성과 희생박막 형성 기술을 연구․실증했기 때문에, 상용화 실현 가능성이 매우 높다는 데 의의가 크다.
개발된 기계식 나노집적소자를 활용하여 대기전력 1W이하의 저전력 PC가 실현함으로써 기대되는 에너지 절감효과는 2010년 1,100GWh/年(1,210억원), 2020년 6,800GWh/年(7,480억원)에 이르고 각각 53만톤, 329만톤의 이산화탄소 배출량 억제효과를 가져올 수 있을 것으로 보인다.
또한, 기계식 나노집적소자의 시장 점유율을 전체 반도체 시장의 0.1%로만 잡더라도 시장규모가 2015년 3천 6백억원에 이를 것으로 전망하고 있다. 우주항공 장비와 통신용 소자 및 바이오소자 응용 등 관련 산업에 미치는 파급효과까지 고려하는 경우 그 경제적 부가가치는 매우 클 것으로 기대된다.
이번 연구결과는 12월 7일 미국 볼티모어에서 개막되는 국제 학술 회의인 “국제전자소자회의(International Electron Device Meeting, IEDM)”에서 발표될 예정으로 지난 50년간 반도체 소자를 이용하여 만들어 오던 초고집적회로(VLSI)에서 CMOS 반도체 소자가 극복 할 수 없었던 재료와 성능의 한계들을 극복할 수 있는 새로운 가능성을 제시했다는 것에 의미가 있다.
한편, 해당 기술과 관련하여 미국에 1건이 특허 등록되었으며 미국, 중국, 유럽, 일본 등에 4건의 후속 특허가 출원되어 있다. 국내에는 8건의 관련 특허 등록과 2건의 특허가 출원되어 있다.
나노종합팹센터 이희철 소장은 “나노전자 기계소자를 이용한 집적회로 기술은 2008년에서야 ITRS(세계반도체협회) 로드맵에 등재될 정도로 차세대 기술이며, 우리 기술진의 개발수준이 미국의 스탠포드대, UC버클리대학의 연구수준을 뛰어넘는 결과로 이번 기술 개발이 포스트-반도체 기술력을 선점할 수 있는 중요한 디딤돌이 될 것”이라고 내다보고 있다.
또, 연구개발에 주도적으로 참여한 이정언 박사과정은 “공동연구 개발을 통하여 얻은 기술은 실용화와 상용화를 목적으로 하고 있으며, 기술정보, 연구인력, 노하우 등 연구결과를 산업체에 제공하여 향후에 우리나라가 세계 차세대 반도체 시장에서 유리한 입지를 확보하는데 기여하고 싶다”고 앞으로의 계획을 밝혔다.
용어설명
○ 스위칭소자 : 전류를 on/off 시키는 장치, 스위치 장치를 조합하여 논리회로, 마이크로프로세서등 을 만들 수 있음.
○ 기계식 나노집적 소자 : 반도체 공정을 이용하여 만든 나노 크기의 기계장치로 전기신호에 의하여 제어되는 소자.
○ 3단자 스위칭 소자 : 3개의 단자로 구성된 전자 부품으로 1개의 단자에 인가된 전기신호로 나머지 2개의 단자의 단락 여부를 제어하는 전자 장치
○ 패키징 : 전자소자의 제품화를 위하여 기판상태에서 제작된 소자를 외부의 환경에 안정적인 상태가 되도록 최종적으로 마무리 하는 단계
○ 트랜지스터 : 규소나 저마늄으로 만들어진 반도체를 세 겹으로 접합하여 만든 전자회로로 전류나 전압흐름을 조절하여 증폭, 스위치 역할을 한다.
사진설명: 개발된 기계식 집적 소자를 활용한 미래형 전자 기판의 개념도
2009.12.07
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신소재공학과 유진 교수 시드니 스타인(Sidney Stein) 수상
신소재공학과 유진교수(59)가 지난 3일 미국 산호세(SAN JOSE)에서 열린 국제 마이크로 전자 및 패키징 학회(International Microelectronics And Packaging Society, IMAPS) 정기총회에서 2009년도 ‘시드니 스타인(Sidney Stein)상’을 수상했다.
시드니 스타인(Sidney Stein)은 전자 패키징 분야 양대 학회의 하나인 IMAPS의 창립자다. 이 상은 학회의 국제활동에 기여하고 전자패키지 산업의 기술 또는 리더십에 국제적으로 중요한 기여를 한 개인에게 수여된다.
유 교수는 현재 IMAPS 학회의 아시아 위원회(ALC) 회장이며, 한국 마이크로전자 및 패키징 학회 회장과 KAIST 전자 패키지 재료 연구센터(CEPM) 소장을 역임한 바 있다. 아울러 유 교수는 2010년 11월 미국 노스 캐롤라이나 라일리에서 개최 예정인 IMAPS 학회에서 공동의장(technical co-chair)으로 활동할 예정이다.
2009.11.19
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전산학과 황규영 특훈교수 ACM(CIKM)에서 기조연설
전산학과 황규영 특훈교수가 지난 11월3일 홍콩 Asia World-Expo에서 열린 제18회 ACM 정보지식관리 컨퍼런스(The 18th ACM Conference on Information and Knowledge Management, ACM CIKM 2009)에서 “DB-IR 통합과 대형 병렬 검색엔진에의 응용(DB-IR Integration and Its Application to a Massively-Parallel Search Engine)”이라는 제목으로 기조연설을 해 청중으로부터 커다란 호응을 받았다.
ACM CIKM은 데이터베이스(DB), 정보검색(IR), 지식관리(KM) 분야의 2-5위의 세계적으로 권위있는 학술대회다. 이 번 학술대회에는 미국, 유럽을 비롯한 세계 각국의 최고연구자 650여명이 참여해 최근 각광 받고 있는 DB, IR, KM의 협력분야에 대해 열띤 토론을 벌였다.
황 교수는 오디세우스 DBMS/검색엔진의 DB-IR 밀결합(tight coupling)에 대해 소개하고 이를 이용한 Google-scale(300억건의 웹 페이지를 인덱스하고 하루 10억건의 질의를 처리)의 검색엔진인 ODYS의 설계와 모델, 그리고 5-node 프로토타입의 성능을 제시했다. 이는 DBMS에 기반한 대형 병렬 검색엔진의 효시로서, 구글(Google)이나 야후(Yahoo!)와 달리 SQL, 스키마, 인덱스, 갱신, 제한적인 트랜잭션 등 여러 기능을 지원함으로써, 최근 MapReduce, Hadoop과 같은 대용량 병렬 응용 프로그래밍 프레임워크에 대비되는 새로운 방향을 제시했다는데 의의가 있다.
또한 황 교수는 향후 10-20년의 발전 방향으로 현재 Google의 한계를 넘어서는 exabyte computing(beyond petabytes, beyond Google)의 비전을 제시했다. 황교수는 KAIST 특훈교수이며 IEEE 석학회원(Fellow)이다.
2009.11.17
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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
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