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박용근 교수 , 美 광학회 석학회원 선정
〈 박 용 근 교수 〉
우리 대학 물리학과 박용근(37) 교수가 지난 9월 12일 美 워싱턴 DC에서 열린 미국 광학회(The Optical Society, OSA) 이사회에서 석학회원(Fellow)으로 선정됐다.
박 교수는 바이오의학 분야에 적용되는 디지털 홀로그래피와 파면 제어 기술 분야의 연구 성과를 인정받아 이례적으로 젊은 나이임에도 석학회원으로 선정됐다. 미 광학회 석학회원 평균 연령대는 50대 후반에서 60대 초반이 주를 이루고 있다.
박 교수는 2010년부터 KAIST 물리학과에 재직하며 홀로그래픽 기술과 광 산란 제어 분야에서 뛰어난 연구 성과를 내고 있다. 특히 3차원 홀로그래픽 현미경 기술을 개발하고 상용화해 이를 이용한 다양한 의학, 생물학 연구를 수행했고 관련 분야를 세계적으로 선도하고 있다.
기존에는 세포를 형광 물질 등으로 염색해야만 3차원 영상 촬영이 가능했다. 그러나 박 교수의 HT(holotomography)기술은 살아있는 세포와 조직을 염색하지 않고도 실시간 3차원 영상을 측정할 수 있어 새롭고 다양한 생물학, 의학 분야의 연구를 가능하게 했다.
박 교수는 기술의 상용화를 위해 2015년 ㈜토모큐브를 설립했고 이를 해외 수출로 이어나갔다. 2016년에는 소프트뱅크벤쳐스, 한미제약 등으로부터 투자를 유치 받았고 현재 MIT, 미국 피츠버그의대, 독일암센터, 서울대학교병원 등을 비롯한 전 세계 주요 연구 기관에서 장비를 사용하고 있다.
최근에는 박 교수 연구진이 개발한 광산란 측정 기반 기술을 바탕으로 ㈜더웨이브톡을 설립해 네이버를 비롯한 기관들의 투자를 받아 제품 출시를 앞두고 있다.
박 교수는 “KAIST 부임 후 수행한 연구 성과를 바탕으로 석학회원에 선정돼 기쁘다”며 “훌륭한 연구원들과 학교의 지원 덕분이다. 기초와 응용 양 분야에서 계속 새로운 결과를 낼 수 있도록 정진하겠다”고 말했다.
박 교수는 네이처 포토닉스, 네이처 커뮤니케이션즈, 미국국립과학원회보, 사이언스 어드밴시스, 피지컬 리뷰 레터스 등에 100여 편의 논문을 게재했다. 관련 국제학회를 창설해 의장을 역임 중이다.
2017.10.17
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공승현 교수, 실내 극미약 GNSS신호 초고속 감지기술 개발
〈 김태선 연구원, 공승현 교수 〉
우리 대학 조천식녹색교통대학원 공승현 교수 연구팀이 범지구 위성항법 시스템인 GNSS(Global navigation Satellite System)를 실내에서도 사용할 수 있는 극미약 GNSS 신호 초고속 탐지기술을 개발했다.
연구팀의 기술을 활용하면 전 세계 어디서든 실내외 상관없이 GNSS 신호만으로 위치를 파악할 수 있기 때문에 대체기술 혹은 별도 장치가 필요하지 않아 활용도가 높을 것으로 기대된다.
이번 연구 성과는 국제 학술지 ‘IEEE 시그널 프로세싱 매거진(IEEE SPM)’ 9월호에 게재됐다.
대중에 가장 많이 알려진 GPS는 1970년대 美 국방부가 개발한 미국 기반의 위성항법장치이다. 이러한 시스템은 미국 뿐 아니라 러시아의 GLONASS, 유럽의 GALILEO, 중국의 COMPASS 등 여러 가지가 존재하는데 GNSS는 이 모든 기술들을 포함하는 시스템이다.
기존의 GNSS는 2만km 상공에서 지구 전역으로 신호를 방사하기 때문에 지상의 작은 안테나가 수신하는 신호는 매우 미약하다. 특히 건물 벽을 투과해 실내로 침투하는 GNSS는 외부에서 수신하는 신호의 세기보다 1천 배 이상 감소된 극미약 신호가 된다.
이러한 극미약 GNSS 신호를 탐지하기 위해 기존의 주파수 영역 상관기법을 사용하면 계산량이 1백만 배 이상 증가하게 되고 신호탐지를 위한 계산 시간도 폭발적으로 증가한다. 위와 같은 문제로 인해 지난 20여 년 간 GNSS 신호를 이용한 실내 측정 기술은 거의 불가능한 것으로 알려졌다.
연구팀은 문제 해결을 위해 실내 극미약 GNSS 신호의 탐지 시간을 획기적으로 줄일 수 있는 ‘합성기반 주파수 가설 탐지 기술 SDHT(Synthesized Doppler frequency hypothesis Testing)’를 개발했다.
일반적으로 GNSS 신호를 탐지하는 작업은 GNSS 신호의 코드 위상과 도플러 주파수를 정확히 알아내는 과정이다. 그런데 기존 방식의 알고리즘은 도플러 주파수의 가설 수를 2만 개 이상 검증을 해야 한다. 결국 소요 시간이 기하급수적으로 늘어난다.
반면 연구팀이 개발한 알고리즘은 가까운 도플러 주파수 가설에 따라 수행된 위상동기식 상관 결과를 이용해 우회적으로 검증하는 기술이다. 따라서 20여 개의 가설만 기존 방식으로 검증하고, 나머지 19980개의 가설은 단순한 산술연산만으로 검증을 수행하면 모든 작업을 완료할 수 있다.
결과적으로 SDHT는 기존 기술보다 1천 여배 적은 계산량, 800배 빠른 속도로 신호를 탐지할 수 있다. 약 15초의 소요시간으로 많은 건물 내의 극미약 GNSS 신호를 탐지할 수 있는 것이다.
연구팀은 추가 연구를 통해 미약한 GNSS 신호를 탐지하는 기술을 더욱 강화하고 실내 전파 난반사에 강한 위치 측정 기술을 개발하면 거의 모든 건물 내에서 수초 이내에 GNSS만을 이용한 실내 GNSS 단독 측정이 가능할 것으로 예상했다.
공 교수는 “기술 개발을 통해 전 세계적으로 실내 GNSS 측위 기술을 선도하게 됐다”며 “향후 실내 GNSS 시스템을 상용화하고 새로운 시장을 창출할 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다.
연구팀은 국내 특허 등록 및 해외 출원 중이며 KAIST 창업원의 지원을 통해 기술사업화를 추진하고 있다.
□ 그림 설명
그림1. SDHT 기술을 이용한 GPS 실내 측위 시스템의 측위 결과
2017.09.28
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고규영 교수, 녹내장 발생에 관여하는 신호전달체계 규명
우리 대학 의과학대학원 고규영 교수가 녹내장(Glaucoma)이 발생하고 진행되는 근본적 원인을 규명하고 새로운 치료방법을 제시했다.
김재령 박사과정이 1저자로 참여한 이번 연구는 미국 임상연구학회에서 발간하는 임상연구학회지(The Journal of Clinical Investigation) 9월 19일자 온라인 판에 게재됐다. 또한 10월 발간되는 인쇄본의 표지 및 커버스토리로 실린다.
녹내장은 안압이 상승해 시신경이 눌리거나 혈액 공급에 문제가 생겨 시신경이 망가지고 실명에 이르는 병이다. 증상이 나타날 땐 이미 시신경이 크게 손상된 상태라 완치가 어렵다. 전 세계 40세 이상 성인 인구의 3.5%가 녹내장을 앓고 있으며 국내에서도 환자가 빠르게 증가하는 추세다. 특히 전체 환자의 약 75% 이상을 차지하는 원발개방각녹내장의 경우 원인을 분자적 수준에서 밝히기 어려워 근본적인 치료법 마련에 한계가 있었다.
원발개방각녹내장 발병 기전의 이해를 넓힌 이번 연구로 그간 더뎠던 치료법 개발에 속도가 날 것으로 기대된다.
연구진은 안압이 안정적으로 유지되는 작동원리와 신호전달체계를 규명했다. 안압 조절에 중요한 기관인 쉴렘관의 항상성 유지를 Angiopoietin-TIE2 수용체 신호전달체계(이하 ANG-TIE2 신호전달체계)가 수행함을 밝혔다.
녹내장은 방수배출장치가 고장 나면서 발생한다. 눈 내부에서 생성된 방수는 섬유주를 지나 쉴렘관을 거쳐 혈관으로 배출된다. 안압은 방수가 생성되는 만큼 배출되어야 일정하게 유지되는데 방수배출장치에 문제가 생기면 안압이 상승한다. 원발개방각녹내장의 경우, 방수유출경로의 저항이 커지면서 방수가 제대로 빠져나가지 않아 발생하는 것으로 알려져 있으나 어떤 이유 때문에 저항이 커지는지는 알 수 없었다.
김재령 연구원과 박대영 연구원(박사후연구원/안과 전문의)은 혈관 성숙과 안정화에 필수적인 ANG 단백질과 TIE2 수용체가 각각 쉴렘관 주변부와 내피세포에 두드러지게 발현되는 것을 발견했다. 연구진은 ANG-TIE2 신호전달체계가 생후 초기 쉴렘관의 발달뿐만 아니라 성체가 된 이후에도 항상성 유지에 필수적일 것으로 예상했다.
실험 결과, 연구진은 쉴렘관 형성과 유지, 안압 조절에 있어 ANG-TIE2 신호전달체계가 핵심적인 역할을 수행함을 확인했다. ANG-TIE2 신호전달체계는 쉴렘관을 형성하고 내강을 유지해 방수 유출을 가능케 한다.
쉴렘관이 형성되는 동안에는 Prox1 전사인자 발현을 촉진하고 성체가 된 이후에는 적절한 양의 방수, 거대액포, Prox1 전사인자 발현을 유지하여 쉴렘관의 항상성을 지킨다.
연구진은 녹내장이 유발된 상황에서 ANG-TIE2 신호전달체계의 활성화가 어떤 효과가 있는지 추가 실험을 진행했다. TIE2 수용체를 활성화하는 실험적 항체(ABTAA)가 쉴렘관의 내피세포에 작용하여 방수 유출을 증가시키고 안압을 낮출 수 있는지가 관건이었다. 쉴렘관이 망가져 안압 상승으로 녹내장이 유발된 실험군의 눈 속에 항체를 투여한 결과, 쉴렘관이 회복되면서 안압이 내려가는 것을 확인했다. 결국 ANG-TIE2 신호전달체계가 쉴렘관의 항상성을 유지함으로써 안압을 조절해 녹내장이 발병하지 않도록 하는 것이다.
이번 연구는 녹내장을 근본적으로 해결할 수 있는 치료법 개발에 큰 도움이 될 것으로 보인다. 특히 녹내장을 재현한 질병 모델에 TIE2 활성 항체를 주사해 안압 하강 효과를 얻은 만큼 추후 임상 연구로의 확장이 기대된다. 연구진은 방수배출장치의 또 다른 요소인 섬유주와 ANG-TIE2 신호전달체계의 관계를 밝히는 실험과 실제 환자에게 TIE2 활성 항체를 사용할 수 있을지 전임상 실험을 계획 중이다.
연구를 이끈 고규영 교수는 “이번 논문에는 이십여 개에 달하는 연구 이미지 세트가 실렸다. 일반적인 경우의 두 배에 달한다”며 “쉴렘관 항상성 유지의 기전을 자세히 밝히는 방대한 양의 연구를 수행했음을 보여준다”라고 말했다.
□ 그림 설명
그림1. 녹내장의 증상과 원인
그림2. ANG-TIE2 신호전달체계의 역할
그림3. ANG-TIE2 신호전달체계 억제 시 쉴렘관 항상성 저해 현상
2017.09.20
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오준호 교수 개기일식 영상, NASA 오늘의 천체사진 선정
〈 오 준 호 교수 〉
우리 대학 기계공학과 오준호 교수가 지난 8월 21일 미국 오리건(Oregon) 주 웜 스프링스(Warm Springs)에서 촬영한 일식 영상이 미 항공우주국(NASA)의 ‘오늘의 천체사진(APOD : Astronomy Picture of the Day)’ 에 선정됐다.
APOD는 NASA에서 운영하는 최고 권위의 천체사진 전문 사이트이다. 허블 우주망원경 등 전문적인 천체관측 결과나 전 세계 천체 관측자들의 작품 등을 선정해 매일 한 개씩 소개한다.
오 교수는 프로 사진작가 권오철 씨에 이어 한국인으로서는 두 번째로, 아마추어 한국인 천체사진가로서는 처음으로 APOD에 선정됐다.
이 사이트는 오교수가 확대 촬영한 개기일식 동영상을 소개하며 “오 교수가 특별히 제작한 장치로 일식순간 태양표면을 따라 돌며 확대촬영을 통해 태양이 월면 뒤로 사라지고 다시 나타나는 모습을 담았다”고 소개했다.
디지털사진 전문 사이트 ‘디지털 포토그래피 리뷰(dpreview.com)는 “꼭 봐할 놀라운 영상이다”고 밝히며 홍염과 코로나, 그리고 베일리스 비즈(Baily’s Beads) 등 개기일식의 관측 포인트를 소개했다.
오 교수의 영상은 개기일식이 일어나는 2분 3초 동안 관측된 코로나와 홍염을 매우 세밀하게 담아내고 있다.
오 교수는 “개기일식의 시작과 끝점의 예상 시간을 정확하게 계산해 촬영하는 등 십 수 년의 경험과 시행착오를 통해 수개월의 철저한 준비 기간을 거쳐 완성했다”고 말했다.
오 교수는 휴보(HUBO) 등 다양한 이족보행 로봇을 개발한 휴보의 아버지로 알려진 동시에 1999년 터키에서의 촬영을 시작으로 총 11차례 일식을 관측한 일식추적자(eclipse chaser)이기도 하다.
오준호 교수가 촬영한 개기일식 영상은 https://apod.nasa.gov/apod/ap170912.html 에서 확인할 수 있다.
□ 사진 설명
사진1. 촬영 사진1
사진2. 촬영 사진2
2017.09.13
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생명화학공학과 연구원, 국제학회에서 3개 부문상 동시 수상
수상자(사진 왼쪽부터 박선영 학생·최소영 박사·최유진 학생) 사진
최우수 연구상과 최우수 포스터 발표상 등 2개 분야에서 모두 8개의 상이 주어지는 국제학회에서 우리대학 생명화학공학과 이상엽 특훈교수 연구팀 소속 학생들과 연구원이 3개를 동시에 수상하는 쾌거를 이뤘다. 특정 연구팀 소속 구성원들이 국제학회에서 절반에 가까운 상을 동시에 휩쓸다시피 한 것은 세계적으로도 매우 보기 드문 사례로 꼽히고 있다.
지난 달 23일부터 27일까지 태국 콘캔 (Khon Kaen)에서 열린 ‘제 13회 아시아 생물공학회(The 13th Asian Congress on Biotechnology)’에서 생명화학공학과 이상엽 특훈교수 연구팀 최소영 박사가 최우수 연구상을, 최유진·박선영 박사과정 학생이 각각 최우수 포스터 발표상을 수상했다. 아시아 생물공학회는 아시아를 비롯하여 세계 각국의 과학자 및 산업체 관계자들이 한자리에 모여 생물공학 분야의 최신 연구결과를 발표하는 등 친목과 네트워크를 구축하는 국제학술대회다. 올해로 13번째를 맞은 이번 학회에는 우리나라를 포함해 25개국에서 400여명의 생물공학 분야 연구자들이 모여 “바이오혁신과 바이오경제 (Bioinnovation and bioeconomy)”를 주제로 다양한 연구결과를 발표하고 토의하는 자리를 가졌다.
이상엽 특훈교수도 이번 학회에 참석해 ‘시스템 대사공학에 의한 친환경 화학물질생산 전략’을 주제로 개회 기조강연(opening plenary lecture)을 했다. 이상엽 특훈교수는 특히 “지난 20년간 학생들과 국제학회를 많이 다녀봤지만 최우수 연구상 3개와 최우수 포스터 발표상 5개 등 8개의 상이 걸려있는 국제학회에서 우리 연구팀이 동시에 3개씩이나 상을 휩쓴 것은 이번이 처음이다”고 감격스러워 했다.
최소영 박사는 세계 최초로 미생물을 이용한 생물학적 방법을 통해 폴리락테이트-글라이콜레이트(poly(lactate-co-glycolate)를 생산하는 연구결과를 발표, 최우수 연구상을 수상했다. 폴리락테이트-글라이콜레이트는 젖산과 글라이콜산의 랜덤 공중합체로 대표적인 의료용 합성 바이오고분자다. 이 고분자는 생분해성, 생체적합성, 낮은 독성의 성질로 미국 식품의약국(FDA)으로부터 승인을 받았으며 주로 임플란트, 약물전달체, 봉합사 등 의료용으로 사용된다. 최 박사의 연구는 대장균의 대사공학을 통해 포도당과 목당을 세포 내에서 폴리락테이트-글라이콜레이트를 생산하는 획기적인 연구결과로 평가받았다. 최 박사는 이상엽 특훈교수 지도로 올 2월 박사학위를 취득했으며 현재 포스트닥 연구를 수행 중이다.
최유진 박사과정 학생은 재조합 대장균을 이용한 다양한 나노입자의 생물학적 합성연구를 발표해서 최우수 포스터 발표상을 수상했다. 최유진 학생은 이번 연구를 통해 중금속 흡착단백질과 펩타이드를 발현시킨 재조합 대장균을 이용, 금과 은을 비롯한 단일 나노입자, 양자점, 자성나노입자 및 이제까지 합성이 보고되지 않았던 다양한 금속 나노입자들을 생물학적으로 합성하는데 성공했다. 이 같이 생물학적으로 합성된 나노입자들은 바이오이미징·진단·환경 및 에너지 분야에 활용이 가능하다.
최우수 포스터 발표상을 수상한 박선영 박사과정 학생은 자연에서 발견되는 강력한 항산화 물질인 아스타잔틴(astaxanthin)을 대사공학을 이용해 대장균에서 생산 및 증산하는 연구결과를 발표해 주목을 받았다. 아스타잔틴은 연어나 새우에서 발견되는 붉은 빛의 카로티노이드계 색소로 건강식품과 화장품 산업 등에서 널리 이용되고 있는 물질이다.
2017.08.01
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신성철 총장, 글로벌 대학평가기관 THE의 Research Excellence Summit 기조연설
신성철 총장은 4일 오전 대만 타이중 밀레니엄호텔에서 열린 글로벌 대학평가기관인 THE(타임스고등교육) 주관의 ‘리서치 엑설런스 서밋(Research Excellence Summit)’ 기조연설에서 4차 산업혁명 시대를 특징짓는 초연결화, 초지능화, 융복합화의 3가지 메가트렌드를 설명하고 “향후 과학기술의 변화의 폭과 속도는 우리의 상상을 초월하며 인류사회에 엄청난 변화를 가져올 것”이라고 예측하면서 4차 산업혁명에 대비하기 위한 대학의 교육·연구·기술사업화 분야에서의 혁신적 방안을 제시해 세계 유수대학의 총장 및 대학 관계자들부터 큰 반향을 불러 일으켰다.
신 총장은 우선 교육혁신의 경우 4차 산업혁명 시대에는 창의력과 협업능력·의사소통 능력을 겸비한 인재양성의 필요성과 중요성을 강조하면서 이 같은 인재양성을 위해서는 “기초과학․공학교육 및 인문사회교육 강화를 통한 전뇌교육이 필요하다”고 지적하고 이를 위해 학부 무학과 교육과정의 도입을 제안했다. 신 총장은 또 수업방식에도 근본적 변화가 필요하다며 “팀 기반학습·프로젝트 기반학습·플립(Flip) 학습방법 등을 통해 교수강의 중심교육에서 질문․토론 위주의 학생중심교육으로 패러다임이 전환돼야한다”고 강조했다.
신성철 총장은 특히 기능면에서 인간이 도저히 경쟁할 수 없는 로보사피엔스(인공지능 로봇)와 공생해야 할 다음세대 교육의 궁극적 목표는 통찰력·지혜·감동·배려 등 ‘가치 중심의 교육’이 돼야 한다고 역설했다.
한편, 연구혁신을 위해서는 초학제간 융·복합 연구, 학문의 세대를 초월한 협업연구, 인류난제 및 거대과학 분야에서의 국제 공동연구 중요성을 구체적인 사례를 들어가며 제시했다. 신 총장은 이와 함께 4차 산업혁명 시대의 핵심 분야인 인공지능 기반 융·복합 연구의 중요성을 강조하며 KAIST에서 진행 중인 ‘닥터 M 프로젝트’·‘휴보 프로젝트’·‘군집드론 조정 프로젝트’등 여러 융·복합 연구프로젝트 소개를 통해 타 대학 관계자들로부터 많은 주목을 받았고 강연 후에는 국제 공동연구 제안까지 받았다.
신 총장은 이밖에 “기술사업화가 미래 대학의 새로운 사명이 되어 대학이 R&DB 의 허브 역할을 해야 한다”고 강조한 뒤 KAIST의 사회적 기업가정신(Entrepreneurship) 교육, 교수와 학생들에 대한 창업지원 체제 및 창업 현황을 소개해 갈채를 받았다.
마지막으로 신 총장은 “지금 한국정부는 4차 산업혁명을 국가의 새로운 도전이자 기회로 인식하고 있다”며 “한국정부가 역점을 두고 추진 중인 4차 산업혁명의 성공을 위해서 한국 대학의 혁신적 변화가 중요하며 이를 위해 한국의 대표적 대학인 KAIST가 대한민국의 새로운 미래를 만들어 가기 위해 선도적 역할과 사명을 다할 것”이라고 강조하고서 기조연설을 마쳤다.
2017.07.06
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KAIST, THE 2017 아-태 대학순위 발표 국내 1위, 아-태지역 13위
글로벌 대학평가기관 THE(타임스고등교육)가 5일 새벽 발표한 '2017 아시아-태평양 대학순위'에서 우리대학이 국내 1위, 아시아-태평양지역 13위를 차지했다. 서울대와 포스텍이 각각 14위와 15위를 차지했으며 성균관대는 21위로 그 뒤를 이었다. THE의 아시아-태평양지역 대학 순위는 올해가 첫 발표로 중동을 제외한 아시아, 호주, 뉴질랜드 등 13개 국가 대학들을 대상으로 평가했다. 아래 링크는 THE의 각종 글로벌 대학평가 순위를 국내에서 독점 보도하고 있는 매일경제신문의 관련기사다.
http://news.mk.co.kr/newsRead.php?year=2017&no=449115
2017.07.05
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김용훈 교수, 단일 분자 소자의 전극 계면 특성 규명
〈 김 용 훈 교수와 김후성 박사과정, 김한슬 박사 〉
우리 대학 EEWS 대학원 김용훈 교수 연구팀이 10년 이상 나노 분야 주요 난제로 남아있던 단일분자 전자소자의 금속전극-분자 계면 원자구조와 소자특성 간 상관관계를 규명했다.
이번 연구 성과는 국제 과학 학술지인 ‘미국 화학회지(Journal of the American Chemical Society)’ 6월 21일자에 게재됐다.
단일분자 전자소자는 OLED 등을 통해 알려진 유기소자로서 2003년 미국에서 처음 구현됐다. 분자전자소자(molecular electronics)는 차세대 반도체 소자의 후보군으로 관련 연구들이 활발히 수행되고 있다.
분자를 전자소자로 활용하기 위해선 분자-전극 형태의 원자구조가 구체적으로 어떻게 형성되는지 이해하는 것이 중요하다. 분자 전자소자는 크게 분자, 전극, 둘을 잇는 연결자로 구성된다.
2006년 미국 애리조나 대학의 타오(Nongjian Tao) 교수를 포함한 연구팀은 한 종류의 분자에서 여러 개의 전류 값이 나올 수 있음을 규명했으나 그 전류 값의 크기와 개수, 원인 등은 명확히 밝혀지지 않았다.
특히 그 원인에 대해서는 관련된 분자와 금속전극 간 계면의 원자구조가 여러 가지 형태를 띠고 있기 때문이라는 추측만 있었고 명확히 밝혀지지는 않았다.
김 교수 연구팀은 주사탐침현미경 등을 이용해 단분자 소자가 구현되는 과정을 슈퍼컴퓨터를 활용해 재현했다.
접합 구조의 여러 가지 형태를 찾는 것은 결국 황(S) 원자 주변의 금(Au) 원자 몇 개가 어떤 형태로 배열되는지 확인하는 것인데 이것을 배위수(coordination number)라고 부른다.
〈 김 용 훈 교수와 연구팀 〉
연구팀은 분자와 금속 전극 간 결합의 원자구조 배위수에 따라 금속전극 사이에서 전류 값이 변화하는 것을 확인했다. 또한 분자가 당겨질 때 단순히 금속과 분자 사이 결합이 끊어지는 게 아니라 금속전극의 원자구조가 쉽게 변형돼 결국은 금속과 금속 사이의 결합의 끊어지는 것을 규명했다.
일본 오사카 대학의 카와이(T, Kawai) 교수는 위와 같은 김 교수의 이론을 뒷받침하기 위해 소자 인장에 따른 전류의 증가를 포함하는 실험을 수행했다.
한, 일 공동연구팀은 슈퍼컴퓨터를 이용한 제1원리 계산과 첨단 나노소자 제조 및 측정을 통해 유기 소자의 계면 특성을 원자 수준에서 성공적으로 규명했다. 연구팀은 나노과학-나노기술 분야에서 10년 이상 풀리지 않던 난제를 해결했다.
이번 성과는 향후 OLED, 바이오센서, 유기태양전지 등 다양한 유기소자 분야에 활용 가능할 것으로 기대된다.
김 교수는 “이번 연구는 나노 분야에서 이론 연구가 실험을 선도하는 역할을 성공적으로 수행함을 보여주는 예가 될 것이다”고 말했다.
이번 연구는 미래창조과학부의 중견연구자지원사업, 글로벌프론티어사업, 나노소재기술사업과 KISTI 슈퍼컴퓨터의 지원을 받아 수행됐다.
□ 그림 설명
그림1. 분자 전기전도도 실험 측정방법의 개념도
그림2. 대표적인 세 가지 분자-금속전극 접합 원자구조와 이에 상응하는 외력에 따른 전도도 변화 패턴
2017.07.04
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KAIST, 2017 하계 다보스 포럼에 참가해 융합연구 성과 적극 홍보
우리대학이 국내대학 중 유일하게 오는 6월 27일부터 29일까지 중국 다롄시 국제컨퍼런스센터에서 열리는 2017 세계경제포럼(WEF) 하계대회(이하 하계 다보스 포럼)에 초청받아 신 총장 등 참가교수들이 세션 운영과 패널 참여를 통해 첨단 융합연구 사례를 적극 홍보하는 한편 창의적 인재양성과 세계적인 빅 이슈에 대해 다양한 해법 등을 제시할 예정이다. 정식명칭이 “새로운 챔피언들의 연차총회”라고 불리는 하계 다보스 포럼은 중국이 스위스 다보스 포럼과 같이 세계 경제와 글로벌 이슈를 주도하기 위해 2007년부터 세계경제포럼(WEF)과 매년 공동으로 개최해오는 국제회의다. 인공지능·빅데이터 등으로 대표되는 4차 산업혁명 물결이 전 세계를 휩쓸고 있는 가운데 열리는 올해 포럼에는 리커창 중국 국무원 총리를 포함, 화웨이의 궈핑 최고경영자, 로봇·자율주행차 등 다양한 분야에서 기술 혁신에 나서고 있는 바이두의 장야친 총재 등 90여 개국에서 2,000여명의 정치계·관계·재계·학계 인사가 참가한다.
‘제4차 산업혁명시대에 포용적 성장을 이루기(Achieving inclusive growth in the fourth industrial revolution)’라는 주제로 열리는 이번 포럼에서 과학기술 전문가 등 전 세계 90여 개국의 참가자들은 다양한 세션에 참여해 4차 산업혁명시대에 관한 글로벌 혁신이슈와 과학기술, 그리고 포용적 성장에 관해 심도 있는 발표와 토론을 벌일 예정이다. 우리대학은 전 세계 리더들을 대상으로 최신의 연구동향을 소개하고 함께 토론하는 자리인 ‘아이디어스랩(IdeasLab)’을 국내대학 중 유일하게 운영할 계획이다. 우리대학이 아이디어스랩을 운영하는 것은 올해가 6번째다.
올해 아이디어스랩은 ‘미래 소재 (Materials of the Future)’를 주제로 열리는데 우리대학에서 개발한 제4차 산업혁명을 이끌 소재들에 대한 발표와 함께 토론이 진행된다. 회의는 세션 위원장을 맡은 신성철 총장이 우리대학 현황과 아이디어스랩을 소개한 뒤 우리대학 교수진의 최첨단 융합연구 결과에 대한 발표가 이어진다. 신성철 총장은 이와 함께 글로벌대학리더스포럼(GULF)이 주관하는 다양한 세션에 토론리더로 참여해 우리대학 연구원이 수행 중인 제4차 산업혁명시대의 융합연구 사례들과 창의적 교육혁신 등을 주제로 발표와 토론을 진행한다.
신 총장은 국내 유일의 세계경제포럼 산하 전 세계 27개 선도대학 총장들의 모임인 GULF의 멤버다. 이 모임에는 우리대학외에 영국 옥스퍼드대와 캠브리지대를 비롯, 미국 MIT·하버드대·스탠포드대·콜롬비아대와 일본 동경대, 중국 북경대 총장들이 회원으로 참여하고 있다. 신 총장은 이밖에 4차 산업혁명시대의 포용적 성장을 위한 전략세션에도 참여하는 한편 세계경제포럼 이사진과의 회의 등에도 참석하는 등 다양한 활동을 하게 된다.
다보스 포럼과 하계 다보스 포럼에 15년 이상 초청을 받아 온 이상엽 연구원장(생명화학공학과·특훈교수)은 ‘삶의 미래: 의약(Future of Life: Medicine)’세션에서 발표자로 나서 시스템생물학에 의한 전통의약의 선진화와 마이크로바이움(장내 미생물) 등에 대한 연구내용과 미래전망 등에 관해 소개한다. 이 교수는 또 세계경제포럼 바이오텍 글로벌 퓨처카운슬 의장과 4차 산업혁명 카운슬 위원자격으로 다양한 바이오 세션들과 4차 산업혁명 만찬세션에도 참가해서 혁신 융합연구 사례와 4차 산업혁명 속 포용적 성장을 위한 전략 등을 주제로 토론을 진행한다.
신성철 총장은 “KAIST는 그동안 아이디어스랩 운영을 통해 거둔 세계적인 연구 성과를 다보스 포럼에 참석한 전 세계 지도자들에게 발표하고 공유함으로써 좋은 평가를 받아왔다”며 “이번 포럼은 4차 산업혁명 시대가 가져 올 기술변화와 인간중심의 발전방안 등에 대해 심층 논의하는 한편 그동안 KAIST가 추진해 온 혁신적 연구 및 융합연구 성과를 적극 소개하는 자리가 될 것”이라고 강조했다.
2017.06.21
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항공우주공학과, NASA임무설계대회 최우수상 수상
〈 KAIST 팀 학생들, 왼쪽부터 이주성, 고재열, 최석민, 서종은, 이은광 〉
〈 안재명 지도교수 〉
우리 대학 항공우주공학과 학생 팀이 美 항공우주국(NASA)이 주관하는 항공우주 임무 설계 경연대회인 라스칼(RASCAL : Revolutionary Aerospace Systems Concepts Academic Linkage) 대회에서 달 탐사 시스템 설계 분야 최우수상(Best in Theme Award)을 수상했다.
항공우주공학과 안재명 교수의 지도하에 고재열, 서종은, 이주성, 최석민, 이은광 학생으로 구성된 KAIST 팀은 미국 학교가 반드시 포함돼야 하는 대회 규정에 따라 텍사스 공대(Texas Tech University), 왕립 멜버른 공대(Royal Melbourne Institute of Technology)와 함께 연합 팀으로 출전했다.
연합 팀은 두 차례의 예선을 거쳐 최종 14팀에 선정돼 5월 30일부터 6월 3일까지 플로리다에서 열린 본선에서 발표회를 가졌다. 총 4개 분야 중 ‘장기간 유인 달 탐사를 위한 물자 전송 시스템 설계’ 에 참여한 연합 팀은 해당 부문 1등상을 수상했다.
NASA 주관 하에 2002년부터 개최된 라스칼은 혁신적인 항공우주 시스템 및 임무를 주제로 학생들의 설계 역량을 겨루는 대회로 세계 최고 수준 학교 및 학생들이 참가하고 있다.
올해 대회 분야는 ▲우주인을 위한 경량 체력단련 모듈 설계(Lightweight Exercise Suite) ▲우주인의 선외 활동을 위한 에어록 모듈 설계(Airlock Design) ▲지구저궤도 및 화성에서 사용 가능한 상용 우주인 거주 모듈 설계(Commercially Enabled LEO/Mars Habitable Module) ▲장기간 유인 달 탐사를 위한 물자 전송 시스템 설계(Logistics Delivery System)로 구분된다.
달 탐사를 위해서는 많은 시간과 물자가 필요하다. KAIST 팀은 장기 유인 달 탐사를 위한 우주 물자이동시스템 설계를 위해 작년부터 약 8개월 간 연합 팀과의 회의를 통해 연구를 해왔다.
특히 장기 유인 달 탐사 임무에는 초기 계획 수립 시 예측할 수 없는 돌발 상황이 발생할 수 있다. KAIST 팀은 이와 같은 임무 불확실성에 대응하기 위해 유연성을 극대화하는 시스템과 운용 개념을 도출, 물자 수송에 소요되는 비용 효용성을 극대화했다.
구체적으로 우주선을 기능에 따라 추진 모듈과 배송 모듈로 나누어 설계했고 달 기지의 수요에 맞춰 배송 모듈을 교환할 수 있게 했다. 또한 다양한 출발 지점을 활용했다
항공우주공학과는 시스템 중심적 사고를 기반으로 한 항공 우주 연구에 초점을 맞춰왔고, 이를 통해 첫 참가임에도 NASA 주관 대회에서 우수한 성적을 거둘 수 있었다.
지도를 맡은 안재명 교수는 “멀리 떨어진 국제연합팀을 리드하며 훌륭한 결과를 만든 학생들이 자랑스럽다”며 “학과가 지속적으로 노력한 시스템-설계 중심 교육의 결실이라고 생각하고 향후 설계교육 분야의 국제협력을 통해 양질의 교육과 다양한 기회를 제공하겠다.”고 말했다.
2017.06.20
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한순규 교수, 천연 물질인 플루게닌C 합성에 성공
우리 대학 화학과 한순규 교수 연구팀이 새로운 방식의 화학반응을 이용해 자연 상태에서 존재하는 천연물을 인위적으로 제작하는 데 성공했다.
연구팀은 분자 간 화학반응의 일종인 라우훗-쿠리어 반응(Rauhut-Currier 반응, RC 반응)을 이용해 이합체 천연물인 플루게닌 C를 합성했다.
전상빈 석박사통합과정이 1저자로 참여한 이번 연구는 화학 분야의 국제 학술지 ‘미국화학회지(JACS : Journal of the American Chemical Society)’ 5월 10일자에 게재됐다.
천연물 전합성(Total Synthesis)은 순차적 화학반응을 통해 자연에 존재하는 천연 물질을 실험실에서 인위적으로 합성해내는 연구 분야이다.
이 과정은 각 단계의 화학반응이 모두 성공적으로 이뤄져야만 목표하는 분자에 도달할 수 있어 높은 수준의 인내심, 창의성 등이 요구된다. 학계에서는 천연물 전합성 학자를 가리켜 ‘분자를 다루는 예술가’로 부르기도 한다.
이번 연구는 분자 간 라우훗-쿠리어 반응을 전합성에 응용한 최초의 사례이다. 라우훗-쿠리어 반응은 1963년 라우훗과 쿠리어에 의해 보고된 반응으로 친핵체 촉매에 의해 진행되는 현상이다.
기존의 분자 간 라우훗-쿠리어 반응은 150도 이상의 고온 및 고농도 용액에서 유독한 촉매를 통해 비 선택적으로 진행된다는 한계가 있어 천연물 전합성에 적합하지 않았다.
연구팀은 문제 해결을 위해 반응물 내부에 친핵체를 위치시켰다. 이를 통해 상온의 옅은 용액에서 촉매 없이 간단한 염기성 시료를 첨가시키는 것만으로도 라우훗-쿠리어 반응을 이끌어 낼 수 있음을 확인했다.
연구팀은 이 반응 조건을 이용해 시중에서 구입 가능한 아미노산 유도체를 12단계를 거쳐 플루게닌 C라는 천연물질로 합성하는 데 성공했다.
한 교수는 “이번 연구는 라우훗-쿠리어 반응의 효율성과 선택성을 획기적으로 향상시킨 발견이다”며 “기존에는 합성할 수 없었던 다양한 천연물, 신약 또는 유기재료를 합성할 수 있는 길이 열렸다”고 말했다.
이번 연구는 KAIST의 정착 연구비, 하이리스크하이리턴(HRHR) 및 RED&B(Research, Education, Development & Business) 과제, 한국연구재단의 신진연구자 지원사업, 기초과학연구원 분자활성 촉매반응 연구단의 지원을 통해 수행됐다.
□ 그림 설명
그림1. 대표적인 이합체-소중합체 세큐리네가 알칼로이드
그림2. 플루게닌 C의 합성 경로
2017.05.19
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아시아 최대규모 대학생 학술대회 ICISTS 2017, 7/31~8/4 개최
아시아 최대 규모의 국제 대학생 컨퍼런스인 ‘아이시스츠(ICISTS) 2017’이 7월 31일부터 8월 4일까지 대전 KAIST 본교와 호텔 ICC에서 열린다.
‘아이시스츠(ICISTS)’는 KAIST 학부생들이 지난 2005년 처음 시작한 학술대회로 매년 전 세계 명사들과 대학생들을 초청해서 과학과 기술, 그리고 사회의 통합을 놓고 함께 고민하고 토론하는 자리다. 특히 연사 섭외 등 모든 행사진행 과정을 KAIST 학부생들이 직접 맡아 주도하는데 초기에는 행사 참가인원이 150여명 정도에 불과 했지만 회를 거듭할수록 참가자들도 급증해 작년 행사에는 20여 개 국가에서 300여명의 대학생이 참가하는 아시아 최대 규모의 국제 대학생 컨퍼런스로 자리를 잡았다.
이번 컨퍼런스는 ‘사회의 거미줄을 그리다(Draw the Web : Interactions in Society)’를 주제로 사회 전반에 걸쳐 각 분야에 영향을 줄 수 있는 기술들이 사회변화에 미치는 과정과 앞으로 나아가야 할 방향 등 기술과 사회의 상호작용에 관해 발표와 토론을 진행한다.
주요 연사로는 노르웨이 최초 온라인 전용은행의 최고 디지털 책임자이자 스페어뱅크(SpareBank)의 전략담당 부사장인 크리스토퍼 해네스(Christoffer O. Hernæs)를 비롯해, 아나벨 콴하스(Anabel Quan-Haase) 웨스턴온타리오대(University of Western Ontario) 미디어 연구 및 사회학 부교수, 박영숙 유엔미래포럼 대표, 나이젤 파커(Nigel Parker) MS 아시아태평양지역(Microsoft APAC) 개발자 및 플랫폼 전도담당 이사, 존 고지어(Jon Gosier) 데이터 과학자 겸 의학 인공지능 회사 운드매트릭스(WoundMetrics) 설립자가 참여한다.
주최 측인 아이시스츠(ICISTS)는 이번 컨퍼런스 기간에 세계 저명인사들의 강연을 직접 골라 들을 수 있는 ‘패러렐 토의’와 연사 및 참가자들이 소규모 그룹을 이뤄 자유롭게 토론하는 ‘그룹 토의’, 그리고 올해 처음 선보이는 ‘인터렉티브 세션’과 ‘익스피리언스 세션’ 등 다양한 세션을 마련해 참석자들이 쉽게 접할 수 없는 연사들의 이야기를 가까이서 듣고 교류할 수 있도록 준비했다.
또 참가자들에 대한 인적 네트워크 형성을 지원하기 위해 행사기간 중 한국의 문화 소개를 위해 다양한 부스에서 ‘컬처 나잇’공연을 진행하고 ‘비어 파티’와 같은 다채로운 부대행사도 펼칠 예정이다. '아이시스츠(ICISTS) 2017’에 참가를 원하는 대학생은 5월 16일부터 7월 9일까지 공식 홈페이지( www.icists.org )를 통해 사전에 접수해야 한다.
이번 컨퍼런스 홍보를 맡고 있는 권순재 학생(화학과 3학년)은 “ICISTS 행사의 진정한 연사는 우리 학생들 자신이라고 생각한다”고 말하고 “미래에 대한 그 들만의 시각을 서로에게 제시하며 새로운 가치를 만들어가고자 하는 대학생들의 적극적인 참여를 기대한다”며 이번 행사에 대한 열정을 내비쳤다.
2017.05.18
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