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김일두 교수, 새집증후군 유발하는 톨루엔 초정밀 감지센서 개발
우리 대학 신소재공학과 김일두 교수 연구팀이 새집증후군, 새차증후군의 대표적 유해 가스인 톨루엔을 극미량의 농도에서도 검출할 수 있는 초고감도 감지소재 센서를 개발했다.
이번 연구 결과는 화학분야 권위 학술지 미국화학회지(JACS : Journal of the American Chemical Society) 10월자 온라인 판에 게재됐다.
톨루엔은 대표적 유독성, 휘발성 유기화합물로 중추신경계와 호흡기관에 이상을 유발한다. 두통을 유발하고 장기간 노출될 경우에는 사망에 이를 수도 있다.
실내 공기질 관련 톨루엔 농도의 정부 권고기준은 약 244ppb(10억분의 1 단위) 이하로 기준 수치를 넘어가면 새집증후군, 새차증후군 등을 유발시킨다.
하지만 공기 중의 톨루엔을 정밀 분석하기 위해서는 고가의 설비를 활용해야 하는 어려움이 있다. 현재까지 개발된 반도체식(저항 변화식) 휴대용 톨루엔 센서들은 톨루엔의 유무만 구분 가능할 뿐 십 억분의 1에서 백만분의 1(ppm) 사이의 극미량의 톨루엔은 검출할 수 없다는 한계가 있다.
연구팀은 기존 센서의 한계를 극복하기 위해 다공성 물질인 금속유기구조체(metal-organic framework)의 내부에 3나노미터 크기의 촉매 입자를 담지하고, 이를 나노섬유 소재에 붙여 최고 수준의 톨루엔 감지 특성을 갖는 센서를 개발했다.
연구팀은 금속유기구조체를 팔라듐 촉매와 결합시켜 복합 촉매로 활용했다. 이 복합 촉매는 다공성 금속산화물 나노섬유에 결착된 구조로 나노섬유 표면에서 형성되는 비균일 접합(heterojunction) 구조와 나노 촉매의 시너지 효과로 인해 초고감도의 톨루엔 감지특성을 보였다.
연구팀이 개발한 센서는 100ppb 수준의 극미량의 톨루엔 가스 노출에도 일반 공기 중의 상태에 비해 4배 이상의 탁월한 감도 변화를 보였다.
금속유기구조체 기반의 이종 촉매가 결합된 나노섬유 감지소재는 실내외 공기 질 측정기, 환경 유해가스 검출기, 호흡기반 질병진단 센서 등 다양한 분야에서 활용 가능하다.
또한 나노입자 촉매 및 금속유기구조체의 종류만 바꿔주면 톨루엔 외의 다른 특정 가스에 선택적으로 반응하는 고성능 소재를 대량으로 합성할 수 있다. 향후 다양한 센서 소재 라이브러리 구축이 가능할 것으로 기대된다.
김 교수는 “다종 감지 소재를 활용해 수많은 유해가스를 보다 정확히 감지할 수 있는 초고성능 감지소재로 적용 가능하다”며 “대기 환경 속의 유해 기체들을 손쉽게 검출해 각종 질환의 예방이 가능하고 지속적인 건강 관리에 큰 도움을 줄 것이다”고 말했다.
신소재공학과 구원태 박사 과정이 1저자로 참여한 이번 연구는 한국과 미국에 특허 출원됐다. 이번 연구는 미래창조과학부 X-프로젝트와 한국이산화탄소포집 및 처리연구개발센터의 지원을 받아 수행됐다.
□ 그림 설명
그림1. 나노섬유 감지소재가 코팅된 개별 가스센서 및 가스센서가 장착된 스마트 시계
그림2. 저널 JACS에 게재된 논문 대표 이미지
그림3. 나노섬유사진
그림4. 1 ppm의 극미량 톨루엔 가스에 대한 우수한 선택성 및 반응성을 보여주는 표
2016.10.10
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소장 내 지방 흡수과정의 비밀 밝혀
김 필 한 교수
우리 대학 나노과학기술대학원 김필한 교수와 의과학대학원 고규영 교수 공동 연구팀이 소장에서 지방이 흡수되는 과정의 고해상도 촬영에 성공했다.
이번 연구는 나노과학기술대학원 최기백 박사과정 학생, 의과학대학원 장전엽 박사, 박인태 박사과정 학생이 1저자로 참여했다.
이를 통해 소장의 융모로 흡수된 지방의 전달 통로인 암죽관의 수축현상을 최초로 발견했다.
이번 연구결과는 의생명과학 분야 국제 학술지인 ‘임상연구(The Journal of Clinical Investigation, Impact Factor 13.261)’ 10월 5일자 온라인판에 게재됐다. 또한 11월에는 이달의 주목할 만한 연구로 ‘JCI This month’에도 소개될 예정이다. (논문명 : Intravital imaging of intestinal lacteals unveils lipid drainage through contractility)
소장은 영양분을 흡수하는 기관이다. 소장의 관찰을 위해 많은 학자들이 노력했지만 소장은 항상 쉬지 않고 움직이기 때문에 고해상도 촬영에 한계가 있었다.
연구팀은 자체 개발한 초고속 레이저 스캐닝 공초점 현미경과 소장 의 상태를 보존하고 내벽을 고정할 수 있는 영상 챔버를 이용해 동물 모델의 소장 내벽에서 지방산이 흡수되는 과정을 촬영했다.
이 과정에서 지방의 흡수 통로인 암죽관이 일정 주기로 수축 및 이완하는 현상을 발견했다. 또한 암죽관의 수축 정도가 소장에서의 지방산 흡수 속도에 영향을 미치는 것을 발견했다.
연구팀은 이 암죽관의 움직임이 융모 내부에 다량 존재하는 민무늬근세포에 의해 발생하고, 이는 체내에 분포된 자율신경계를 통해 조절됨을 밝혔다.
이번 연구를 통해 개발된 최첨단 고해상도 생체영상기술로 소장 내 다양한 물질 흡수 과정의 실시간 모니터링이 가능해질 것으로 예상된다.
또한 이 기술은 신약개발 과정에서 지용성 약물이 소장 내 암죽관으로 흡수되게 해 간 독성을 최소화하는 새로운 약물전달 방법 확립에 기여할 것으로 기대된다.
김 교수는 “우리가 섭취하는 다량의 지용성 영양소가 체내로 흡수되는 과정에서 자율신경계로 조절되는 융모 내부의 암죽관 제어 메커니즘이 존재함을 새롭게 밝혀냈다”고 말했다.
이번 연구는 미래창조과학부의 글로벌프론티어사업 및 신기술융합형 성장동력사업의 지원을 받아 수행됐다.
그림 설명
그림1. 소장 내벽에 존재하는 융모에서 지방산이 흡수되는 과정을 광학현미경으로 영상화하는 과정 모식도
그림2. 소장 융모에서 지방산(적색)이 암죽관(녹색)을 통해 흡수되는 과정
그림3. 암죽관(녹색)의 반복적인 이완과 수축 운동. 0초, 2.7초에 이완. 1.6초, 4초에 암죽관의 수축
2015.10.14
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공기를 이용한 가스하이드레이트 생산법 개발
그동안 전 세계적으로 석탄이나 석유를 능가하는 막대한 미래 에너지자원인 가스하이드레이트를 안정적으로 생산할 수 있는 방법을 찾으려고 심혈을 기울여 왔으나 뚜렷한 해답을 찾지 못하고 있다.
기존의 기술들이 지닌 한계성도 있지만, 해저 지층의 일부를 이루고 있는 가스하이드레이트 층의 붕괴로 인한 지반 침하 및 해저 생태계 파괴와 같은 엄청난 지구적 재앙과 피해를 극복할 획기적 기술이 아직 나오지 않고 있다.
우리 학교 생명화학공학과 이흔 교수팀은 해저에 묻혀 있는 가스하이드레이트 층을 거의 손상하지 않고 얼음 결정 형태로 이루어진 하이드레이트 구조에 갇혀있는 막대한 양의 천연가스를 회수하고, 대신 그 빈자리에 지상에서 주입된 공기나 공기와 혼합가스를 집어넣는 획기적인 개념을 수립했다.
연구팀은 다양한 조건의 가스하이드레이트 층에 해리와 맞교환이 동시에 일어나는 새로운 개념의 회수원리를 직접 적용해 자발적 천연가스 생산을 완벽히 입증했다.
이러한 공기 주입법은 이산화탄소 격리 저장과 해저 에너지 자원을 개발 생산하는 문제를 동시에 해결할 수 있는 새로운 개념의 원천기술이다.
자연현상 원리로 진행되는 천연가스 생산과정은 국내외에 특허 등록 및 출원됐으며 우리나라의 독보적인 기술로 KoFAST-2(Korea Field-Adapted Swapping Technology, 한국 필드 적응형 맞교환기술)라고 명명했다.
이에 앞서 이흔 교수팀이 개발해 국내외에 특허가 등록된 KoFAST-1은 이미 전 세계에 주목을 받고 있으며, 미국 메이저 석유가스회사인 코노코필립스(ConocoPhillips)가 2012년 4월 미국 알라스카 노스슬로프(North Slope)에 이산화탄소와 질소 혼합가스를 주입해 천연가스를 성공적으로 시험 생산함으로써 KoFAST 기술의 상업화 검증이 이루어졌다.
이번에 개발된 KoFAST-2에서는 대기 중의 공기를 직접 이용함으로써 생산 비용과 효율을 획기적으로 향상시켰다.
KoFAST-2는 KoFAST-1 보다 광범위한 천연 가스하이드레이트 필드에 적용 가능한 기술로, 기존 맞교환 기술의 잠재성을 최대한으로 끌어올린 신기술이다.
이흔 교수는 이번 연구에 대해 “셰일가스와 함께 차세대 에너지 양대 축인 가스하이드레이트 생산 원천기술을 국내에서 확보함으로써 전 세계 에너지자원 개발에 전환적 돌파구를 마련했다”며 “우리나라 동해에 부존된 막대한 양의 에너지자원 확보에도 절대적 기여가 가능할 것으로 기대된다”고 말했다.
이번 연구는 미래창조과학부와 한국연구재단이 추진하는 중견연구자지원사업과 산업통상자원부 가스하이드레이트사업으로 수행됐다.
<그림설명> 공기를 이용한 심해 가스하이드레이트 생산 모식도
2014.10.27
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KAIST-덴마크공대, 산학협력 강화 업무협약 체결
우리 대학과 덴마크공과대학교(Technical University of Denmark)는 6일 오전 서울 신라호텔에서 ‘혁신 및 기업가정신 협력’에 관한 양해각서를 체결했다.
‘한국-덴마크 녹색성장 동맹회의’의 일환으로 열린 이번 행사는 강성모 KAIST 총장과 안더스 비아클레프 (Anders Bjarklev) 덴마크공과대학교 총장 등 200여명의 관계자들이 참석한 가운데 열렸다.
이번 업무협약을 계기로 두 대학은 ▲ 공동 연구한 특허정보를 양 대학 홈페이지에 공개 ▲덴마크공대 주관의 컨퍼런스 ․경진대회(Green Challenge)에 KAIST 학생들의 참가 ▲ KAIST 주관의 'Start up KAIST 글로벌 아이디어 경진대회’에 덴마크 학생들의 참가 분야에서 협력을 강화하게 된다.
1829년에 설립된 덴마크공대는 덴마크의 대표적인 공과대학으로 ‘2013 QS 세계대학순위’에서 134위를 기록했다. 현재 8천여명의 학생들이 수학 중이다.
한편, 강성모 총장은 이날 ‘한-덴마크 녹색성장 동맹회의’의 주제발표자로 나서 ‘지속가능한 에너지’를 주제로 강연했다. 끝.
2014.03.06
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나석주 교수, 핀란드 특훈교수 프로그램에 초청받아
우리 학교 기계공학전공 나석주 교수가 핀란드 특훈교수(FiDiPro, Finland Distinguished Professor) 국제 연구 프로젝트에 초청받았다.
아크용접과 레이저용접공정의 수치해석분야에서 세계적 권위자인 나 교수는 내년 1월부터 3년 간 핀란드 국가기술연구센터(VVT Technical Research Centre of Finland)에서 용접공정 해석에 관한 연구그룹을 구축하게 된다.
핀란드 국립기술청과 핀란드 학술원 주관으로 2006년 시작된 이 프로젝트는 핀란드의 국가경쟁력 제고에 필요한 분야에 대해 세계 최고수준의 과학자를 장기간 초청, 핀란드의 연구그룹 지도를 통해 연구수준 향상은 물론 국제협력 도모를 위해 만들어졌다.
현재까지 100개가 넘는 프로젝트가 수행됐으며, 올해 11개의 새로운 프로젝트를 선정해 총 173억 원을 투입할 계획이다.
나 교수는 “용융용접분야는 핀란드 기계공업 수출품의 국제경쟁력을 위한 주요기술”이라며 “고도의 용접공정 해석기술을 통한 생산성 향상과 재료와 에너지의 절약 및 제품수명주기의 향상은 핀란드의 국가경제에 커다란 영향을 미칠 것으로 기대된다”고 말했다.
2013.12.11
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ICISTS-KAIST 2013 국제학술대회(8.5-8.9, 대전 캠퍼스) 학생 등록 접수 시작
"ICISTS-KAIST 2013" 준비위원회에서는 8월5일-9일까지 대전 캠퍼스에서 개최되는 제9회 국제 학술대회의 참가를 희망하는 KAIST 재학생 및 일반 대학생의 등록 접수를 시작한다.
ICISTS(International Conference for the Integration of Science, Technology, and Society)는 KAIST 재학생들로 이루어진 자치 학생단체로 ‘미래 사회의 주역이 될 대학생들에게 과학과 사회에 대한 조화로운 가치관을 전파한다’는 비전을 가지고 활동하고 있다.
매년 여름 전 세계 300여 명의 대학생(2012년 기준 한국인 200명, 외국인 100명)들을 대상으로 ‘과학기술과 사회의 통합’이라는 주제 아래 카이스트에서 4박 5일간의 컨퍼런스를 개최하며, 행사 기획, 진행은 물론 1년간의 재정, 홍보, 시각자료 제작 등 모든 분야를 학생들이 직접 맡아서 하고 있다.
올해로 9회를 맞고 있는 ICISTS-KAIST는 아시아 최대 규모의 대학생 컨퍼런스로 성장했으며, 2013 행사는 유네스코한국위원회, 한국관광공사 및 여러 일반 기업들의 후원을 받아 준비 중에 있다.
8월에 개최될 ‘ICISTS-KAIST 2013’은 ‘최고의 동맹: 인류사회를 위한 공존(The Perfect Alliance: Coexistence for Human Society)’이라는 주제와 슬로건으로 진행된다. 과학기술과 사회가 새로운 가치를 창출해 인류사회 전반의 문제를 해결하고자 서로 소통하며 공존하는 모습에 대해서 참가자들은 함께 고민해보고 의견을 나눌 수 있는 기회를 가진다.
현재 확정된 연사로는 하버드대학교 교수인 Sheila Jasonoff(Director of SciTech and Society Program at Harvard University), MIT 교수 Walter Bender(Former Director of MIT Media Lab), 노벨화학상 수상자 Harold Kroto(Winner of Nobel Prize in Chemistry), 유엔 군비축소 및 평화유지국장 Kenji Nakano(Chief of Disarmament and Peace Affairs and Secretariat at UN) 등이 있다.
행사 상세내용은 아래와 같다.
ICISTS-KAIST 2013
1. 개최 일시: 2013. 8.5-8.9
2. 모집 기간:
- 조기 등록 5.17까지
- 정규 등록 5.20-7.12
3. KAIST 교내 설명회:
- 5.8(수), 5.9(목) 양일간 오후 5시 30분 창의관 101호
- 피자 제공 및 이벤트 준비
행사 관련 기타 질문은 장기문 학생(ICISTS-KAIST 2013 홍보부장, keemoonjang@kaist.ac.kr)에게 하면 된다.
2013.05.07
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노화를 억제하면서 건강히 장수할 수 있도록 돕는 新물질 발견
김대수 교수
- PLoS One 발표,“암, 치매 및 파킨슨병 예방․치료에 한걸음 다가가”-
노화를 억제하면서 건강히 오래살 수 있도록 돕는 새로운 물질이 국내 연구진에 의해 발견됨에 따라, 건강한 삶을 오래 유지하고 싶은 인류의 꿈에 한걸음 다가서게 되었다.
우리 학교 생명과학과 김대수 교수(43세) 연구팀과 충남대 의과대학 및 산업체와의 공동연구로 진행된 이번 연구는 교육과학기술부(장관 이주호)와 한국연구재단(이사장 이승종)이 추진하는 중견연구자지원사업(전략연구)의 지원으로 수행되었고, 생물학 분야의 권위 있는 학술지인 ‘플로스 원(PLoS One)’ 최신호(10월 11일자)에 게재되었다.(논문명: Beta-lapachone, a modulator of NAD metabolism, prevents health declines in aged mice)
사람이 건강하게 오래 살 수 있는 효과적인 방법은 식사량을 줄이거나(小食) 달리기와 같은 유산소운동을 하는 것이다.
김대수 교수 연구팀은 우선 소식이나 유산소운동이 보조효소(NAD+*)를 증가시켜 세포의 노화를 억제한다는 점에 착안하였다. 연구팀은 천연화합물(베타-라파촌)로 효소(NQO1)를 활성화시키면, 적게 먹거나 별도의 운동을 하지 않아도 NAD+의 양이 증가됨을 규명하였다.
*) NAD+(니코틴아미드 디욱시뉴클레오타이드) : 이 보조효소가 세포내에서 증가하면 노화방지 효과가 있는 것으로 알려져 있음
**) 베타-라파촌(beta-lapachon) : 라파초 나무, 단삼 등 식물에 고농도로 함유된 천연화합물
또한 이미 노화가 진행된 생쥐들에게 베타-라파촌을 사료에 섞여 먹인 결과, 3개월이 경과되면 운동기능과 뇌기능이 모두 향상되어 건강하게 오래살 수 있음을 확인하였다. 특히 베타-라파촌은 동․서양에서 오랜 기간 사용해 온 약초의 주성분으로 만들어져, 머지않아 쉽게 상용화할 수 있는 것이 특징이다.
김대수 교수는 “지금까지 노화를 억제하는 약물들이 다수 개발되었지만, 사람에게 적용하는데 한계가 있었다. 우리 연구팀이 찾아낸 새로운 물질은 소식이나 운동으로 나타나는 효과를 그대로 모방하여 밝혀낸 것으로서, 향후 암, 치매 및 파킨슨병과 같은 노인성 질환을 예방하고 치료하는데 크게 기여할 것으로 기대한다”고 연구의의를 밝혔다.
2012.10.24
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문화과학대학, 제6회 최고영어논문상 수상작 선정
문화과학대학은 학부 재학생을 대상으로 영어교육프로그램(EFL Program)과 공동주관, 개최한 ‘2012년 봄학기 최고영어논문상’ 최우수상 수상자로 조형찬 학생과 오신아 학생을 선정했다. 학부생을 대상으로 많은 인문사회과학 분야의 강좌를 영어로 진행하고 있는 문화과학대학은 학부 재학생의 창의성을 높이고 영어작문 실력향상을 목적으로 지난 2009년 가을학기부터 매 학기별로 ‘최고영어논문상(Best Paper Award)"제를 도입, 운영해오고 있다.
2012년 봄학기에 인문사회학과는 69개의 영어강의 과목을 개설하였으며, 이중 14개의 논문들이 교수들로부터 과목 최고논문으로 추천되어, 본선에서 2개의 논문이 최우수상을, 4개의 논문이 장려상을 수상하게 되었다. 공동으로 최우수상을 수상한 오신아 학생의 논문과 조형찬 학생의 논문은 각각 박우석 교수(Topics in Philosophy: 논리적 실증주의)와 김영진 교수(Philosophy of Mind)로 부터 추천된 논문들로, 영예의 최우수상 수상에 대해 이들 교수와 학생들은 함께 축하의 기쁨을 나눔으로써 한층 의미 있는 수상이 되었다. 시상식은 9월27일 오후 3시 인문사회과학과 4층 국제세미나실에서 열렸다.
2012.09.28
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차미영 교수, 국제학회 최우수 논문상 수상
우리 대학 문화기술대학원 차미영(33) 교수가 지난 6월 4일부터 나흘 동안 아일랜드 더블린市 소재 트리니티 칼리지(Trinity College)에서 열린 제 6회 AAAI 웝로그 및 소셜미디어 국제학회 ICWSM(International AAAI Conference on Weblogs and Social Media)에서 최우수 논문상을 수상했다
차 교수가 이번 학회에서 발표한 논문 제목은 ‘온라인 소셜 네트워크 내 관습의 발생(The Emergence of Conventions in Online Social Network)‘인데 사회적 관습의 형성과 채택과정을 온라인 소셜 네트워크 사례를 통해 증명했다는 점을 인정받아 최우수 논문으로 선정되는 영예를 안았다.
사회적 관습의 형성은 사회학에서 전통적인 문제였으나 실제 사회에서 이 과정을 보는 것은 거의 불가능에 가깝기 때문에 그 동안 간단한 실험 혹은 수학적 모델을 통해 다뤄져 왔다.
차미영 교수와 독일의 막스 플랑트 연구소(MPI-SWS) 연구팀이 공동으로 추진한 이 연구는 2006년부터 2009년까지의 트위터 데이터를 이용해 리트윗(Retweet)이 다양한 방식으로 사용자들에게 채택돼 사용되는 과정을 분석했다.
리트윗은 다른 사용자가 쓴 트윗을 나의 팔로워(Follower)에게 보여주고 싶은 경우, 혹은 해당 트윗에 자신의 의견을 담아 자신의 팔로워들에게 전달하고 싶을 경우 사용하는 트위터 방법이다.
리트윗은 트위터가 처음 만들어졌을 때는 제공되지 않은 기능이었지만 한 사용자가 ‘Via’라는 단어와 그 트윗을 남긴 사용자를 언급하는 방식으로 처음 사용하기 시작한 이후, 급속도로 이용자가 증가했다. 이후에 같은 용도로 ‘HT’, ‘Retweet’, ‘RT’ 등의 키워드를 이용하는 방식이 생겨났고, 현재 가장 많이 사용되는 ‘RT’, ‘Via’ 등이 사용되면서 트워터의 관습(Convention)으로 자리를 잡았다.
이에 따라 트위터는 결국 리트윗을 트위터 자체 시스템을 통해 제공하기 시작했는데 이는 최초에 리트윗이 사용자들에 의해 만들어지고 사용돼 자리를 잡았다는 점에서 ‘사회적 관습’이 만들어진 과정으로 연구팀은 해석했다.
연구팀은 또 사회적 관습이 만들어지는 과정에서 얼리어답터들의 특성을 분석한 결과 개인정보 • URL • 프로필 사진 • 위치정보 • 리스트 등 트위터의 다양한 기능을 적극적으로 활용하는 사용자들임을 밝혀냈다.
얼리어답터들은 팔로잉(Following)하는 유저들도 평균적으로 10-100배 이상 많았고 그들끼리 사회관계망이 밀접하게 형성될 뿐만 아니라 얼리어답터에 의해 새로운 관습이 채택되는 과정에서, 리트윗의 사용이 그들의 친구들을 중심으로 급속히 사용되며 확산되고 있음을 증명했다.
차미영 교수는 “이번 연구는 트위터가 만들어진 때부터 거의 모든 데이터를 가지고 트위터에서의 관습변화를 분석한 것으로 SNS를 통해 실제 사회적 관습의 형성과정을 증명했다는 점에서 의미가 있다”고 말했다. 끝.
2012.07.04
조회수 18590
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KAIST, 영국 타임즈 고등고육 세계대학 평판도 랭킹에서 상위 81~90위권 진입
전년도 랭킹에 비해 10단계 올라서...
세계적인 대학교육평가 기관인 영국의 타임스 고등교육지(Times of Higher Education, THE)는 지난 3월15일 전 세계 대학의 대외 평판도를 조사한 설문결과 ‘2012 세계대학 평판도 순위(2012 World Reputation Rankings)’를 발표했다.
이 순위에서 KAIST는 상위 81~90위권에 포함되었으며, 작년(91~100위권)보다 10단계나 올랐다. 한국 대학 가운데 이번 설문조사에서 100권 안에 든 대학은 KAIST와 서울대학(51~60위권) 뿐이다.
타임즈 고등교육(THE)이 2010년부터 발표하기 시작한 ‘세계대학 평판도 순위’는 9월에 발표되는 ‘세계대학 종합랭킹’을 보완하는 자료로서 각 대학의 학문적인 명성도를 집중적으로 평가한다. 올해 발표된 순위는 지난 해 4~5월동안 137개국 17,554명의 학계 응답자로부터 받은 설문의견을 취합한 결과에 따른 것이다.
순위 주요 결과
- 1위 하버드대학(미국), 2위 MIT(미국), 3위 캠브리지대학(영국)
- 중국, 일본, 한국, 싱가포르, 대만을 포함한 아시아 대학의 성장이
두드러짐
- 상위 100위권에 진입한 대학의 국가(지역) 수는 19개
- 상위 20위권 대학의 국가는 미국, 영국, 일본, 캐나다
- 미국, 영국을 제외한 나라 가운데 일본의 대학이 최고 상위권 차지
(동경대학 8위)
- 브라질의 상파울로대학 61-70위권
- 중동에서는 이스라엘(2개 대학)과 터키(1개 대학, 올해 최초 포함)
100위권 진입
- 스위스 3개 대학 100위권 포함
- 러시아, 인도, 오스트리아, 핀란드, 아일랜드 100위권 대학 없음
- 프랑스 파리소르본대학을 위시해 4개 대학이 진입했으나, 상위 50위권에
포함된 대학은 없음
- 브라질, 대만, 벨기에, 터키는 한 개의 대학만이 상위 100위권 진입- 상위 100위권 안에 드는 대학 최다 보유국은 미국(44개)과 영국(10개)
2012 세계대학의 평판도 전체 순위는 다음 링크에서 찾아볼 수 있다.
The Times Higher Education World Reputation Ranking 2012: http://www.timeshighereducation.co.uk/world-university-rankings
2012.03.19
조회수 15083
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전자기기용 ‘그래핀’ 실용화에 한걸음 다가서다
- Nano Letters지 발표, 금속 위에 합성된 그래핀의 친환경, 저비용 분리기술 개발 -
금속 위에서 합성된 넓은 면적(대면적)의 그래핀*을 실용화하기 위한 최대의 걸림돌인 그래핀 분리기술을 저렴하면서도 친환경적으로 처리할 수 있는 획기적인 방법이 국내 연구진에 의해 개발되었다.
※ 그래핀(Graphene) : 흑연의 표면층을 한 겹만 떼어낸 탄소나노물질로, 높은 전도성과 전하 이동도를 갖고 있어 향후 응용 가능성이 높아 꿈의 신소재로 불림
우리 학교 김택수 교수와 조병진 교수 연구팀이 주도한 이번 연구는 교육과학기술부(장관 이주호)와 한국연구재단(이사장 이승종)이 추진하는 중견연구자지원사업(도약연구)과 글로벌프론티어사업의 지원으로 수행되었고, 연구결과는 나노과학 분야의 권위 있는 학술지인 ‘Nano Letters"지 온라인 속보(2월 29일자)로 게재되었다.
(논문명 : Direct Measurement of Adhesion Energy of Monolayer Graphene As-Grown on Copper and Its Application to Renewable Transfer Process)
특히 이번 연구성과는 그동안 어떠한 연구팀도 정확히 측정할 수 없었던 그래핀과 촉매금속간의 접합에너지를 처음으로 정밀히 측정하는데 성공하고, 이를 이용해 촉매금속을 기존처럼 일회용으로 사용하는 것이 아니라, 무한대로 재활용할 수 있게 하여 친환경적이면서도 저렴한 고품질 대면적 그래핀 생산의 원천기술을 개발하였다는 점에서 의미가 크다.
촉매금속 위에서 합성된 대면적 그래핀은 디스플레이, 태양전지 등에 다각적으로 활용될 수 있어 이에 대한 연구가 전 세계적으로 활발히 진행되고 있다. 그러나 이 대면적 그래핀을 실제 전자기기에 응용하기 위해서는 단원자 층인 그래핀을 촉매금속으로부터 손상 없이 떼 내는 것이 무엇보다도 중요하다.
지금까지는 화학약품을 이용해 금속을 녹여 제거함으로써 그래핀을 촉매금속으로부터 분리해왔다. 그러나 이 방법은 금속을 재활용할 수 없을 뿐만 아니라 생산단가도 높아 경쟁력이 없고, 특히 금속을 녹이는 과정에서 많은 양의 폐기물이 발생하여 환경문제를 일으킬 수 있으며, 공정단계 또한 매우 복잡해 그래핀의 양산화에 큰 장벽으로 작용하였다.
김택수, 조병진 교수팀은 금속위에서 합성된 그래핀의 접합에너지를 정밀측정한 후 이를 이용하면 그래핀을 금속으로부터 쉽게 분리할 수 있다는 사실을 밝혀냈다.
또한 이 방법을 사용해 기계적으로 분리된 그래핀을 다른 기판에 전사하지 않고 곧바로 그 위에 전자소자를 제작하는데 성공하여, 기존의 복잡한 그래핀 생산단계를 획기적으로 줄였다. 아울러 그래핀을 떼어낸 후 그 금속기판을 수차례 재활용하여 그래핀을 반복적으로 합성하여도 처음과 같은 양질의 그래핀을 합성할 수 있음을 확인하여 친환경, 저비용 그래핀 양산기술에 새로운 길을 열었다.
이번 연구결과를 통해 매우 간단한 단일 공정만으로 그래핀을 금속으로부터 손쉽게 떼 내어 그래핀 응용소자를 제작할 수 있음에 따라, 향후 그래핀 상용화를 크게 앞당길 수 있을 것으로 전망된다. 조병진 교수는 “이번 연구는 그래핀과 촉매금속간의 접합에너지를 정밀 측정하는데 성공하여 그 결합상태를 규명하였다는 점에서 학문적 의의가 있을 뿐만 아니라, 이를 실제 그래핀 생산기술에 활용하여 지금까지 대면적 그래핀 실용화의 가장 큰 기술적 문제를 해결하였다는 점에서도 의미가 크다”고 연구의의를 밝혔다.
2012.02.28
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꿈의 신소재인 그래핀의 결정면 관찰 신기술 개발
(왼쪽부터) 정현수 박사과정생, 김윤호 박사, 김대우 박사과정생
- 네이처 나노테크놀로지誌 발표,“그래핀 상업화를 위한 핵심 난점 해결”-
꿈의 신소재로 잘 알려진 그래핀의 결정면*을 간편하면서도 더 넓게(대면적으로) 관찰할 수 있는 새로운 기술이 국내 연구진에 의해 개발되었다.
※ 결정면(crystal face) : 결정의 외형을 나타내는 평면으로 격자면과 평행인 면
정희태 석좌교수(한국과학기술원, 교신저자)가 주도하고 김대우 박사과정생, 김윤호 박사(공동1저자), 정현수 박사과정생(제3저자)이 참여한 이번 연구는 교육과학기술부와 한국연구재단이 추진하는 WCU(세계수준의 연구중심대학)육성사업과 중견연구자지원사업의 지원을 받아 수행되었고, 연구결과는 나노과학 분야의 권위 있는 학술지인 ‘Nature Nanotechnology’ 온라인 속보(11월 20일)에 게재되었다. (논문명: Direct visualization of large-area graphene domains and boundaries by optical birefringency)
정희태 교수 연구팀은 LCD에 사용되는 액정의 광학적 특성*을 이용해, 그래핀 단결정의 크기와 모양을 대면적에 걸쳐 쉽고 빠르게 시각화할 수 있는 기법을 개발하였다. 특히 그래핀의 단결정을 시각화함으로써, 단결정에서 얻을 수 있는 이론값에 가장 가까운 전기전도도를 직접 측정하는 쾌거를 이루었다.
※ 광학적 특성 : 어느 물질에 빛을 통과시키거나 반사시킬 때 생기는 특성
그래핀은 가장 우수한 전기적 특성이 있으면서 투명하고, 기계적으로도 안정하면서 자유자재로 휘어지는 차세대 전자소재이다. 그러나 현재 제조되고 있는 그래핀은 다결정성을 지니고 있어, 단결정일 때보다 상당히 낮은 전기적․기계적 특성을 보인다. 이것은 그래핀의 특성이 결정면의 크기와 경계구조에 큰 영향을 받기 때문인 것으로 알려져 왔다.
따라서 우수한 특성을 갖는 그래핀을 제조하기 위해서는 그래핀 결정면의 영역(도메인)과 경계를 쉽고 빠르게 관찰하는 것이 향후 그래핀의 물성을 크게 향상하고 상업화하기 위해 꼭 필요한 핵심기술이다.
연구팀은 그래핀을 쉽게 대면적에서 관찰할 수 있는 기법을 개발하여 그래핀 상용화분야에서 원천기술을 획득하게 되었고, 그래핀을 이용한 투명전극, 플렉시블 디스플레이, 태양전지와 같은 전자소자 응용연구에도 한 걸음 다가설 수 있게 되었다.
정희태 석좌교수는 “이번 연구는 우리나라가 보유한 세계 최고의 액정배향제어기술*을 토대로, 대면적에 걸쳐 그래핀의 결정면을 누구나 쉽게 관찰할 수 있는 방법을 제시하였다는 점에서 큰 의미가 있다.
이것은 학계와 산업계의 가장 난제 중 하나인 대면적에서의 그래핀 특성평가에 큰 전환점이 되어 양질의 그래핀 제조에 큰 도움을 줄 것이고, 그래핀을 이용한 미래형 전자소자 개발에 한걸음 다가갈 수 있을 것”이라고 연구의의를 밝혔다. ※ 액정배향제어기술 : 액정의 방향을 일정하게 만드는 기술
(좌) 그래핀 결정면을 따라 배향된 액정분자 배향 모식도 (우) 편광현미경으로 관찰된 실제 그래핀 결정면의 모습
2011.11.28
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