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나노 바이오칩 질병진단 시대 본격 개막
정기훈 교수
- 1초이내 극미량의 용액 내 DNA 염기 검출 가능해 -
- 반도체 양산공정 활용해 상용화 성큼 -- 글로벌 신약개발 및 각종 질환 조기진단기술로서의 활용 기대 -
혈액 몇 방울로 집에서 암을 포함해 모든 질환을 진단할 수 있다는 연구 성과가 최근 쏟아져 나오고 있다. 첨단기술이 집약된 ‘바이오칩’ 덕분인데 KAIST 연구진이 이 칩을 상용화 할 수 있는 연구에 성공했다.
향후 실시간 초고감도 DNA 분석은 물론, 신약개발용 약물 스크리닝 등 다양한 질환의 조기진단기술에 크게 기여할 수 있을 것으로 기대된다.
우리 학교 바이오및뇌공학과 정기훈 교수 연구팀이 3차원 나노플라즈모닉스 구조를 이용해 검출가능 한계를 수십배 이상 향상시킨 초고감도 바이오칩 양산기술 개발에 성공했다.
이번 연구 성과는 재료 및 나노분야 세계적 학술지인 ‘어드밴드스 머터리얼스(Advanced Materials)’ 5월호(2일자) 표지논문으로 선정됐다.
나노플라즈모닉스는 금속나노구조표면에 빛을 집광시켜 특정파장의 세기를 크게 향상 시킬 수 있는 나노광학 분야다. 최근 DNA, 단백질, 항체 또는 세포 등을 감지하는 위한 바이오칩 개발에 필수적인 기술로 학계에서 커다란 관심을 받고 있다.
그러나 사람머리카락의 1/1000의 크기를 갖는 금속나노구조를 넓은 면적의 유리기판에 균일하게 제작하기가 어려워 상용화에 커다란 걸림돌이었다.
정기훈 교수 연구팀은 반도체 양산공정을 활용해 이를 해결했다.
연구팀은 유리기판 위에 은나노 필름을 입히고 열을 가해 은나노섬을 만들었다. 이후 반도체에 적용되는 식각공정을 이용해 3차원 금속나노구조를 유리기판에 균일하게 형성하고 나서 은나노 입자를 증착시켰다.
이 구조는 나노플라즈모닉 현상을 유발하는 다수의 나노갭을 갖고 있어 입사되는 빛의 세기를 수십배 향상시킬 수 있다. 또한, 상용화중인 반도체 증착공정을 그대로 사용 가능하기 때문에 즉시 양산기술에 적용할 수 있는 장점을 갖고 있다.
정기훈 교수는 “이 기술은 유리기판위에 표면강화라만분광기술을 접목해 별도의 형광물질 없이 나노몰 수준의 DNA 염기 4종류를 1초 안에 구분했다”며 “각종 질환을 조기에 진단할 수 있는 바이오칩을 일반 반도체공정을 이용해 넓은 면적의 기판 위에 3차원 나노구조를 저렴하고도 정밀하게 제작할 수 있는 양산기술을 확보하게 됐다”고 말했다.
한편, KAIST 바이오및뇌공학과 정기훈 교수(제1저자 오영재 박사과정 학생)이 수행한 이번 연구는 교육과학기술부가 지원하는 한국연구재단의 도약연구자지원사업 등의 일환으로 실시됐다.
그림1. 유리기판에 넓은 면적으로 제작된 나노플라즈모닉 기판의 사진.
그림2. 나노플라즈모닉 기판의 전자현미경 사진(단면도) 및 전자기장 시뮬레이션. 전자현미경 사진은 3차원적인 금속나노구조가 형성된 것을 보여주고 있으며 이를 통해 나노미터 수준의 갭(gap)을 가진 구조를 설계해 국소 전자기장 극대화를 통해 라만분광 신호 증가를 유도하였음. 시뮬레이션은 나노갭에서 강화된 전자기장을 나타냄.
그림3. 초고감도 나노플라즈모닉 기판의 대면적(직경4인치) 나노공정 순서도.
a) 은나노섬을 증착해 식각과정의 마스크로 사용. b) 식각과정을 통한 유리 나노필라어레이(glass nanopillar arrays) 형성. c) 증착을 통한 다수의 나노갭을 가지는 나노플라즈모닉 구조 형성.
그림4. 좌측 : 정기훈 교수, 우측 : 오영재 박사과정(제1저자)
그림5. 논문표지
2012.05.02
조회수 14103
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단백질 분해조절 효소 정보 담은 바이오마커 발굴 시스템 개발
- Mol Cell Proteomics지 게재, “바이오마커 개발의 새로운 패러다임 제시” -
단백질의 분해를 조절하는 효소와 기질에 대한 관계정보를 담은 바이오마커* 발굴 시스템(E3Net)이 국내 연구진에 의해 개발되어, 고부가가치의 새로운 바이오마커 개발에 가능성이 열렸다.
※ 바이오마커(Biomarker) : 유전자, 단백질 등에서 유래된 특이한 패턴의 분자적 정보로, 유전적․후천적 영향으로 발생한 신체의 변화를 감지할 수 있는 생물표지인자
우리학교 바이오및뇍 이관수 교수(49세)가 주도하고, 한영웅 박사과정생, 이호동 박사 및 박종철 교수가 참여한 이번 연구는 교육과학기술부(장관 이주호)와 한국연구재단(이사장 이승종)이 추진하는 선도연구센터지원사업(NCRC), 신기술융합형성장동력사업 및 교육과학기술부의 KAIST 미래형 시스템 헬스케어 연구개발사업의 지원으로 수행되었고, 단백질체 연구 분야의 권위 있는 학술지인 ‘Molecular and Cellular Proteomics"지 4월호(4월 1일자)에 게재되었다. (논문명: A system for exploring E3-mediated regulatory networks of cellular functions)이관수 교수 연구팀은 전 세계 바이오 관련 DB(데이터베이스)와 논문(약 2만 편)으로부터 정보를 추출해 단백질 분해를 조절하는 효소(E3 효소)와 기질*들 간의 네트워크를 집대성하여, 이와 관련된 세포의 기능과 질병을 분석하는 ‘E3Net’ 시스템을 개발하였다.
※ 기질(substrate) : 효소와 특이적으로 결합하여 화학반응을 일으키는 분자로, 소화작용은 우리의 몸속에서 일어나는 효소와 기질간의 반응의 대표적인 사례
세포는 시시각각 변하는 환경에 대응하여 필요한 단백질들을 생산, 폐기 및 재활용하는 정교한 시스템을 가지고 있는데, 만일 이 과정에서 오류가 생기면 ‘질병’으로 이어질 수 있다.
따라서 단백질 분해를 조절하는 E3 효소와 기질 간의 관계를 파악하면 관련 질병을 치료하거나 예방할 수 있게 된다. 특히 E3 효소는 단백질 분해의 80%를 담당하는 것으로 알려져 수많은 질병이 관련되어 있을 것으로 예측되고 있다.
그러나 E3 효소와 기질 간의 정보들이 개별 논문과 DB에 흩어져 있어, 단백질 분해 조절과 관련된 세포의 기능과 질병의 특성을 종합적․체계적으로 분석할 수 없었다.
이 교수팀은 모든 E3 효소(2,201개)와 기질(4,896개) 및 그 조절관계(1,671개)에 대한 정보를 통합하여 E3 효소 조절 네트워크 내에 존재하는 관련된 세포의 기능과 질병을 시스템적으로 분석할 수 있는 E3Net을 구축하는데 성공하였다.
이 네트워크는 지금까지 구축된 조절정보를 모두 합친 것보다 무려 10배에 이르는 방대한 양으로, E3 효소가 독자적으로 또는 협력해서 조절하는 세포의 기능과 관련 질병을 정확히 파악할 수 있는 토대가 마련된 첫 사례로서 의미가 크다.
연구팀은 E3Net을 이용하면 각각의 질병과 관련된 단백질들의 분해조절을 담당하는 E3 효소들을 찾을 수 있고, 분해조절 원리와 세포기능 네트워크를 함께 파악하여 질병의 발생 원인이나 환자에 적합한 맞춤형 치료방법을 제공할 수 있는 바이오마커를 발굴할 수 있을 것으로 기대한다.
실제 연구팀은 E3Net을 활용해 암, 뇌심혈관 질환 및 당뇨병 등 현대인의 대표적 질환과 관련된 E3 바이오마커 후보 수십 개를 새롭게 발견하는 등 눈에 띄는 성과를 거두었고, 현재 이를 검증할 후속 연구를 계획하고 있다. 이관수 교수는 “이번 연구결과로 E3 효소와 관련된 단백질 분해조절의 네트워크가 구축되고, 이 네트워크에 존재하는 세포의 기능과 질병의 특이성을 시스템적으로 분석할 수 있게 됨에 따라, E3 효소와 관련된 세포의 기능 연구와 질병 연구에 새로운 전기가 마련되었다”고 연구의의를 밝혔다.
2012.05.01
조회수 17308
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바이오분야 세계 정상급 전문가들, 한 자리에 모인다
- KAIST 이상엽 특훈교수, 앤드류 헤이건 WEF 화학산업 국장 등 -
- 5월 1~2일, 미국 플로리다주 올란도서에서 - - 산업바이오분야 발전전략 마련 위해 -
우리 학교 생명화학공학과 이상엽 특훈교수가 공동의장을 맡고 있는 ‘세계 산업바이오 자문회의’는 5월 1~2일 이틀간 미국 플로리다주 올란도에서 미국 생명공학산업협회와 공동으로 ‘세계 산업바이오 워크숍과 연례 자문회의’를 개최한다.
‘세계 산업바이오 자문회의’는 지난 2010년 출범했는데 현재 KAIST 이상엽 특훈교수와 영국 BP사의 수석바이오과학자 존 피어스박사가 초대 공동의장을 맡고 있다. 올해 열리는 회의에서는 앤드류 헤이건 세계경제포럼 화학 산업국장이 회의를 진행한다.
첫째 날인 1일 열리는 워크숍에서는 세계적 화학회사들이 바이오연료와 바이오화학물질의 상용화를 위한 전략을 발표하며 세계 각국의 정부와 기업체 등에 제시할 정책 등에 관해 논의할 예정이다.
2일 연례총회에서는 세계경제포럼에서 올해 선정한 10대 미래기술에 대한 논의가 이뤄지는데 그 중에서도 대사공학에 관해 세부적인 의견교환과 함께 산업바이오분야의 발전전략에 대해 토론할 예정이다. 연례총회에 국내에서는 박한오 바이오니아 사장, 승도영 GS칼텍스 연구소장, CJ제일제당 임상조 연구소장 등이 참석한다.
한편 ‘세계 산업바이오 자문회의’는 미국 듀퐁사, 네덜란드 DSM사, 덴마크 노보자임사, 독일 에보닉사, 영국 BP사, 일본 미쯔비시화학, 브라질 브라스켐사 등 세계 굴지의 화학회사와 미국 제노마티카사, 메타볼릭스사, 프랑스 메타볼릭익스플로러사 등의 세계적 벤처회사의 CEO와 임원들이 모여 만든 비영리 산업바이오관련 모임이다.
국내에서는 GS칼텍스, LG화학, 대상, CJ제일제당, 삼성종합기술원, 바이오니아 등이 이 모임의 회원사로 참가하고 있다.
이상엽 교수는 시스템대사공학 분야를 창시해 미생물의 대사회로를 시스템 수준에서 조작해 다양한 원유 유래 화학물질을 바이오기반으로 친 환경적으로 만드는 연구에서 세계적인 업적을 내고 있다. 현재 교육과학기술부 글로벌 프론티어 바이오매스 사업단과 지능형합성생물학사업단에서 관련 연구를 수행 중이다. 세계경제포럼, 국제 학회, 포럼 등에서 우리나라 녹색성장 관련 기술과 추진 전략의 우수성을 알리고 있다.
2012.04.30
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‘테라헤르츠파’를 아시나요?
정기훈 교수
- 광학나노안테나 접목해 테라헤르츠파 출력 최대 3배 향상시켜 -- 내시경 등 초소형 바이오 진단시스템 등 다양한 분야 응용 기대 -
광학계의 블루오션이라 불리는 ‘테라헤르츠파’의 출력이 KAIST 연구진에 의해 크게 향상됐다. 앞으로 휴대용 투시카메라나 소형 바이오 진단시스템 등 다양한 분야에 응용될 수 있을 것으로 전망된다.
우리 학교 바이오및뇌공학과 정기훈 교수 연구팀이 광학나노안테나 기술을 접목해 테라헤르츠파의 출력을 기존보다 최대 3배 증폭시키는 데 성공했다.
테라헤르츠파는 100GHz에서 30THz 범위의 주파수를 갖는 전자기파로, 가시광선이나 적외선보다 파장이 길어 X선처럼 투과력이 강할 뿐 아니라 X선보다 에너지가 낮아 인체에 해를 입히지 않는다.
이러한 특성으로 X-ray처럼 물체의 내부를 투과해 볼 수 있으며, 주파수 내에서 특정 영역을 흡수하기 때문에 X선으로는 탐지하지 못하는 우편물 등에 숨겨진 폭발물이나 마약을 찾아낼 수 있다. 심지어 가짜약도 판별해낼 수 있다.
또한, 분광정보를 통해 물질의 고유한 성질을 특별한 화학적 처리 없이 분석할 수 있어 인체에 손상이나 고통을 주지 않고도 상피암 등 피부 표면에 발생하는 질병을 효과적으로 즉시 확인할 수 있다.
테라헤르츠파는 펨토초(10-15초) 펄스레이저를 광전도 안테나가 형성된 반도체기판에 쪼여주면 피코초(10-12초) 펄스 광전류가 흐르면서 발생된다. 그러나 출력이 부족해 바이오센서 등 다양한 분야의 상용화에 어려움이 있어 그동안 과학자들이 출력을 증폭시키기 위한 많은 노력들이 이어졌다.
정 교수 연구팀은 광전도안테나 사이에 금 나노막대로 구성된 광학나노안테나를 추가하고 구조를 최적화했다. 그 결과 광전도기판에 나노플라즈모닉 공명현상이 발생되면서 광전류 펄스가 집적도가 높아져 출력이 최대 3배까지 증폭됐다.
이에 따라 물체의 내부를 더욱 선명하게 볼 수 있을 뿐만 아니라 생검을 하지 않고도 좋은 영상과 함께 성분 분석이 가능해졌다.
정기훈 교수는 “이번에 개발한 원천기술을 테라헤르츠파 소자 소형화 기술과 결합해 내시경에 응용하면 상피암을 조기에 감지할 수 있다”며 “앞으로 이 같은 바이오센서 시스템을 구축해 상용화하는 데 주력할 것”이라고 말했다.
바이오 및 뇌 공학과 박상길 박사과정, 진경환 박사과정, 예종철 교수, 이민우 박사과정, 물리학과 안재욱 교수가 공동으로 수행한 이번 연구는 나노분야 세계적 학술지 ‘ACS Nano" 3월호(27일자)에 실렸다.
한편, 이번 연구는 지식경제부 및 한국산업기술평가원의 산업융합기술/산업원천기술개발사업 및 교육과학기술부가 지원하는 한국연구재단의 도약연구자지원사업 등의 일환으로 수행됐다.
그림1. 나노안테나를갖는THz 발생기 전자현미경사진: 광학나노안테나가 집적된 테라헤르츠 생성소자의 전자현미경 이미지.
그림2. NP-PCA 개념도: 광학나노안테나가 집적된 테라헤르츠 생성 소자의 개념도. 테라헤르츠 광전도 안테나 사이의 집적된 광학나노안테나에 의해, 광전류 펄스를 생성하는 펨토초 광펄스의 세기가 기판 표면에서 증가한다. 이를 통해 기존 테라헤르츠 생성소자의 테라헤르츠 출력 파워를 증가 시킬 수 있다.
그림3.나노안테나를갖는THz 발생기모식도 : 광학나노안테나에 의한 증가되는 테라헤르츠 파 출력의 가상도.
2012.04.23
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KAIST-스웨덴 왕립공과대학(KTH) 공동 워크숍 개최
- 24일 대전 본원 LG 세미콘 홀에서 헬스케어 분야 워크숍 개최 -- 연구 및 학생 교류 본격화 전망 -
이번 워크숍은 한국전쟁에 참여했던 스웨덴 간호사가 우리나라 과학기술 발전을 기원하며 지난 해 6월 KAIST 장학생 교류사업에 거액을 지원키로 함에 따라 개최된다.
스웨덴의 루네 요나손(Rune Jonasson, 85세), 쉐스틴 요나손(Kerstin Jonasson, 88세) 부부는 지난 해 스웨덴 왕립공과대학(이하 KTH, Kungliga Tekniska högskolan)에 7천만 크로나(약 118억원)를 기부하면서 기부금 일부를 KAIST와의 장학생 교류사업에 사용해달라고 요청했다. 두 대학은 기부자의 뜻에 따라 헬스케어 분야 연구교원 및 박사후과정 연구원 교류에 지원금을 사용하기로 결정했다
이번 헬스케어 공동 워크숍에는 KTH 의료기술대학(School of Technology and Health)에서 세 명의 교수가, KAIST측에서 다섯 명의 교수가 참가해 주제발표와 토론을 진행한다.
먼저 KTH 의료기술대학 ▲라스 아케 브로린(Lars-Ake Brodin) 학장이 ‘응용 의학공학, 임상문제로부터의 혁신’을 시작으로 ▲비요른 에릭 엘란드슨(Björn-Erik Erlandsson) 교수가 ‘헬스케어 분야에서의 정보통신 기술’, ▲미카엘 그론크비스트(Mikael Grönkvist) 연구원이 ‘환경생리학과, 극단적 환경에서의 인간 연구’를 주제로 각각 발표한다.
이어 KAIST ▲박현욱 전기및전자공학과 교수가 ‘고해상도 MRI를 이용한 뇌기능 이미징’, ▲김정 기계공학과 교수가 ‘헬스케어를 위한 생체계측과 물리적 인간 로봇 상호작용’, ▲배현민 전기및전자공학과 교수가 ‘휴대용 고해상도 근적외분광분석 시스템’, ▲박제균 바이오및뇌공학과 교수가 ‘융합 바이오공학을 위한 렙온칩 기술’, ▲데이비드 헬프만(David M. Helfman) 생명공학과 교수가 ‘암세포 골격과 암세포 신호전달 통제’에 관해 각각 발표한다.
지난 해 기부에 의해 시작된 두 대학의 교류가 이번 헬스케어분야 공동 워크숍을 계기로 양 대학의 공동연구와 학생교류가 본격화 될 것으로 전망된다.
이번 행사를 기획한 유창동 글로벌협력본부장은 “인구 노령화로 의료 및 보건 분야의 중요성이 높아지면서 보다 정밀한 의료기기 수요가 증가하고 있다”며 “이 분야에 정통한 과학자와 공학도들을 양성하는 것이 어느 때 보다도 중요해지고 있다”라고 말했다.
이어 유 본부장은 “이번 워크숍은 양국의 대표적인 연구중심대학이 헬스케어 분야에서 새로운 아이디어를 공유하고 공동연구로 발전할 수 있는 첫 번 째 기회가 될 것”이라고 말했다.
스웨덴왕립공과대학(KTH)은 웁살라대학과 함께 스웨덴을 대표하는 세계적인 대학으로 에릭슨 등 민간 기업이 필요로 하는 연구 인력과 벤처기업인을 배출 해왔다. 지난 1988년부터 시스타 지역에 대학을 운영해왔으며 현재 스톡홀름대학과 공동운영하는 IT대학은 시스타 사이언스파크에 인력공급과 산학협력에 핵심적인 역할을 담당하고 있다. IT대학에는 현재 전 세계 61개국에서 약 3천여명의 유학생들이 재학 중이다.
한편, 이번 워크숍은 KAIST 글로벌협력본부가 주관하고 LG 에릭슨이 후원한다.
2012.04.20
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(주)인텍플러스, KAIST에 발전기금 1억원 기부
‘KAIST 스타기업’으로 선정됐던 기업이 코스닥에 상장하면 KAIST에 1억원을 기부하겠다는 7년 전의 약속을 지켰다.
우리대학은 19일 교내 행정동 1층 회의실에서 KAIST 발전기금으로 1억원의 현금을 기부한 (주)인텍플러스(대표 임쌍근)와 발전기금 기부 약정식을 체결했다.
지난 해 1월 코스닥에 상장된 (주)인텍플러스는 핵심역량인 ‘3D 비전검사 기술’을 바탕으로 반도체 칩 외관검사 시장에서 전 세계시장의 70%를 점유하고 있는 반도체 검사장비 전문업체다.
(주)인텍플러스는 2005년 5월 KAIST 산학협력단에서 주관한 지식경제부 사업을 통해 ‘KAIST 스타기업’에 선정됐으며 코스닥에 회사가 상장되면 KAIST에 1억원을 기부하겠다고 약속했었다.
KAIST 스타기업으로 선정된 (주)인텍플러스는 김승우 기계공학과 교수와 박사급 졸업생 5명이 참여한 가운데 공동 연구를 진행했으며 기술이전을 통해 반도체 검사장비를 국산화시킨 한편 KAIST 산학협력단으로부터는 기술개발 • 자금 • 마케팅• 컨설팅 등 경영전반을 지원 받았다
이번 기부는 대학이 기업과 공동연구를 통해 핵심적인 기술개발에 기여하는 역할을 수행, 대학의 역량과 기업의 니즈가 결합된 실질적인 산학협력의 결과물이라고 KAIST측은 설명했다.
장재석 KAIST 산학협력단장은 “기업은 대학이 보유한 기술력과 인적자원을 활용해 혁신을 이루는 한편 대학은 기업수요에 부응하는 교육과 연구역량을 강화해 상생 발전하는 것이 필요하다”며 “이번 인텍플러스의 성공사례는 산학간 상생을 통해 새로운 가치를 창출하는 전형적인 산학협력 모델이다”라고 말했다.
KAIST는 이번 기부금을 KAIST 학생과 교수들의 창업을 권장하고 또 활성화하기 위해 벤처 창업기업에 투자하는 엔젤펀드 조성을 위한 기금으로 활용하는 한편 김승우 기계공학과 교수 랩 연구발전을 위해 사용할 계획이다.
2012.04.19
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동아일보, '10년 뒤 한국을 빛낼 100인' 선정
동아일보 4월 17일자 보도에 따르면, 우리학교 교수 7명이 ‘10년뒤 한국을 빛낼 100인’에 선정됐다.
100인 가운데 대학교수는 32명이었으며 이중 우리학교 교수는 서울대 교수에 이어 두 번째로 많았다.
생명화학공학과 이상엽 특훈교수는 3년 연속으로 선정돼 ‘명예의 전당’ 대상자로 선정되는 영예를 얻었다. 명예의 전당에 오르면 앞으로 100인 선정 대상에서 제외된다.
또한, 신소재공학과 김상욱 교수는 ‘분자조립 나노기술분야’에서 탁월한 업적을 인정받아 지난해에 이어 2년 연속으로 선정돼 내년에 ‘명예의 전당‘에 입성할지 귀추가 주목된다.
이밖에 의과학대학원 고규영 특훈교수, 기계공학과 박수경 교수, 배중면 교수, 건설환경공학과 손훈 교수, 화학과 이효철 교수가 100인에 선정됐다.
기사 링크
http://news.donga.com/People_List/3/06/20120417/45575202/1
2012.04.19
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신 개념 두더지 게임로봇 개발
- 이우훈 교수 연구팀, 프랑스에서 열린 세계적 가상현실 및 증강현실 전시회인 ‘라발 버추얼’에서 최고작품상 수상 -
KAIST 연구팀이 만든 신 개념 게임로봇이 세계적인 가상현실 전시회에 국내 작품으론 첫 출품됐음에도 불구하고 대상격인 최고작품상까지 차지, 수상자 명단에 이름을 올려 화제가 되고 있다.
우리 학교 산업디자인학과 이우훈 교수팀이 지난 3월 28일부터 4월 1일까지 프랑스 라발에서 열린 세계적 가상현실 및 증강현실 전시회인 라발 버추얼(Laval Virtual)에서 일명 두더지 게임로봇인 ‘몰봇(MoleBot)’을 출품해 최고작품상을 수상했다.
몰봇은 기존의 컴퓨터 게임과 같은 가상현실 방식과는 다르게 순전히 물리적인 환경에서도 즐길 수 있는 신 개념 게임로봇으로, 인간과 가상세계가 상호작용할 수 있다는 점에서 전시회기간 내내 관람객들로부터 많은 주목을 받았다.
‘몰봇’ 테이블은 약 15,000개의 작은 정육각형 핀들로 구성돼 있는데, 테이블 속에 있는 물체가 움직이면 육각 핀이 미끄러지듯 오르내려 마치 내부에 두더지가 돌아다니는 것처럼 보인다.
특히, 조이스틱을 이용해 조종할 수 있고 테이블 위 물체와 물리적 상호작용을 통해 축구나 미로게임 등 다양한 게임을 즐길 수 있는 게 이 작품의 특징이다.이와 함께, ‘몰봇’은 제스처로도 조종이 가능한데 연구팀은 사람의 손동작을 인식할 수 있도록 ‘몰봇’ 위에 키넥트(Kinect)를 설치했기 때문에 마치 애완동물을 가지고 노는 듯한 게임도 가능하다.
이 교수팀은 ‘테이블 속에 두더지가 산다면...’이라는 다소 황당한 발상을 통해 이 게임로봇을 구상했다.
연구팀은 우선 15,000여개의 육각 핀을 배열해 변형될 수 있는 테이블을 만든 다음, 유선형의 플라스틱 몰드를 핀 아래에 배치하고 그 사이에는 스판덱스(Spandex)라는 고탄력 섬유를 적용해 마찰을 줄임으로써 내부에 두더지가 살아 움직이는 것과 같은 유연한 움직임을 구현하는데 성공했다.
몰드 안에는 자석을 삽입해 내부의 기계적인 움직임을 몰드에 잘 전달될 수 있도록 설계했다. 이후 많은 노력을 거쳐 연구를 시작한지 약 2년 만에 ‘몰봇’을 세상에 선보일 수 있었다.
이우훈 교수는 “가상현실 및 증강현실이라는 공학 분야의 전시회에서 디자인팀이 최고상을 수상하는 것은 극히 이례적인 일”이라며 “작품의 기술적 창의성과 예술적 완성도가 조화를 이뤄 좋은 결과를 낸 것 같다”고 수상소감을 밝혔다.
이 교수는 또 “이번 작품은 테이블 위에 상호작용 가능한 세계를 구축하는 새로운 게임 인터페이스가 될 수 있다”며 “그 동안 디자인의 관점에서 공학과 예술을 접목하려고 노력해왔는데 앞으로 몰봇을 게임은 물론 인간-컴퓨터 상호작용, 건축, 인테리어, 의료 등 다양한 분야에 응용할 계획”이라고 덧붙였다.
올해로 14회 째를 맞은 라발 버추얼은 매년 1만명 이상 참가하는 세계적인 권위를 지닌 전시회로 가상현실과 증강현실분야에서 최첨단 신기술을 선보이는 학회로서도 유명하다.
모두 12개 분야에서 각각 한 작품씩 선정해 상을 주는데 이 교수팀 작품은 분야를 통틀어 이 대회 최고작품상을 수상했다.
관련영상 http://vimeo.com/24155036
그림1. 몰봇
그림2. 몰봇의 내부구조
그림3. 올해 프랑스에서 열린 라발 버추얼에서 어린이들이 몰봇을 가지고 게임하는 모습
2012.04.17
조회수 12746
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80년 과학기술계 숙원 풀렸다
- KAIST 이정용 교수 연구팀, 세계 최초로 액체를 원자단위로 분석하는 원천기술 개발에 성공 -
- 사이언스(Science)지 4월호에 실려 -
지난 80년 간 과학계의 오랜 숙원으로 꼽히던 액체를 원자단위까지 관찰하고 분석하는 기술이 세계 최초로 국내 연구진에 의해 개발됐다.
KAIST(총장 서남표)는 신소재공학과 이정용 교수 연구팀이 그래핀을 이용해 액체 내에서 성장하는 결정을 원자단위로 분석하는 원천기술을 개발하는데 성공했다고 6일 밝혔다. 이번 연구 결과는 세계적 학술지 ‘사이언스(Science)’ 4월호(6일자)에 실렸다.
이번에 개발된 기술은 액체가 고체로 결정화되는 메카니즘을 확인할 수 있어 ▲나노 크기의 재료 제조 ▲전지 내에서 전해질과 전극 사이의 반응 ▲액체 내에서의 각종 촉매 반응 ▲혈액 속 바이러스 분석 ▲몸속 결석의 형성과정 등 다양한 분야에 폭넓게 활용될 수 있을 것으로 학계는 기대하고 있다.
이와 함께 냉동인간의 해동과정에서 얼음이 재결정화면서 세포가 파괴되는데 이때 진행되는 현상을 분석해 결빙현상을 막아주는 해동기술에 적용하면 앞으로 냉동인간의 부활에도 도움이 될 것으로 예상된다.
투과전자현미경은 0.004nm(나노미터) 정도로 아주 짧은 파장의 전자빔을 이용하기 때문에 가시광선을 이용하는 광학현미경 보다 약 1000배 높은 분해능을 갖고 있다.
따라서 계면의 결정구조와 격자결함 등 원자단위까지 분석이 가능해 최근 다양한 종류의 차세대 신소재 연구에 필수적인 장비로 사용되고 있다.
그러나 투과전자현미경은 10-2~10-4기압(atm)의 고진공상태에서 사용하기 때문에 액체는 고정이 되지 않고 즉시 공중으로 분해돼 관찰할 수 없었다. 게다가 투과전자현미경의 원리상 전자빔이 수백 나노미터(nm) 이하의 시편을 투과해야 되는데 액체를 그만큼 얇게 만드는 것은 매우 어려웠다.
그러나 이 교수 연구팀은 꿈의 신소재인 그래핀을 이용, 수백 나노미터 두께로 액체를 가두는 데 성공해 이러한 문제들을 해결했다.
탄소원자들이 육각 벌집모양의 한 층으로 이루어진 그래핀은 두께가 0.34nm로 지금까지 합성할 수 있는 물질 들 중 가장 얇은 물질로 알려져 있다.
그래핀으로 나노미터 크기의 결정이 담긴 액체를 감싸면 투과전자현미경 안에서 그래핀이 투명하게 보인다. 또한 액체를 감싸고 있는 그래핀은 강도가 매우 뛰어나 고진공 환경에서도 액체를 고정시킬 수 있다.
즉, 투명한 유리 어항에 담긴 물속의 물고기들을 눈으로 볼 수 있는 것처럼 투명한 그래핀을 이용해 액체를 담아 그 속에 있는 결정들을 원자단위에서 관찰 할 수 있는 것이다.
연구팀은 이를 이용해 세계 최초로 액체 안에서 원자단위로 백금 결정들이 초기 형성되는 것과 성장과정을 관찰하는 데 성공했다.
이정용 교수는 “이번 연구 결과는 그동안 베일에 싸여있던 액체 속에서 일어나는 많은 과학현상들을 원자단위로 규명할 수 있는 원천기술로 평가받고 있다”며 “사람의 혈액 속에서 일어나는 유기물이나 무기물의 반응들까지도 규명할 수 있을 것으로 기대된다”고 말했다.
한편, 이번 연구는 KAIST 신소재공학과 이정용 교수의 지도아래 육종민 박사(제1저자)가 박사학위 논문으로 미국 UC버클리대 알리비사토스 교수, 제틀 교수와 공동으로 수행했다.
그림 1. 그래핀 두 층으로 이루어진 그래핀 액체 용기를 보여주는 모식도이다. 회색으로 보여지는 그래핀이 위아래로 두층이 있고 그 사이에 백금 원자들을 포함한 유기 용액의 액체가 담겨있다.
그림 2. 가장 왼쪽의 녹색 모식도는 두 개의 백금 결정들이 서로 결합하는 것을 보여준다. 이것을 실제 투과전자현미경 안에서 두 개의 백금 결정들을 원자 단위에서 관찰한 것이 두 번째 사진이다. 화살표로 표시된 것이 두 개의 백금 결정들이다. 현재 백금 결정들은 액체 안에 담겨 있는 상태이다. 오른쪽으로 갈수록 시간이 지남에 따라 두 개의 백금 결정들이 하나로 합쳐지면서 그 모양이 육각형으로 변해가는 것을 볼 수 있다. 이 투과전자현미경 사진에서 백금들 안에 하얀 점들은 원자가 아니고 원자의 규칙을 보여주는 격자 사진이다. 이 격자 사진의 하얀 점들은 원자와 1대 1로 매칭할 수 있다. 즉, 이것은 원자 단위에서 관찰된 것이다.
그림 3. 그래핀 액체 용기 안에서 백금 원자들을 포함한 액체에 투과전자현미경을 이용해 전자 빔을 조사하였을 때 백금 결정들이 자라나는 것을 역동적인 모식도로 표현한 것이다.
2012.04.06
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KAIST-GTL 전략적파트너쉽 체결
우리 학교는 글로벌테크링크㈜(김종현대표)와 5일 대전 KAIST 문지캠퍼스에서 기술사업화 전반에 관한 전략적파트너쉽을 공식 체결했다.
이번 파트너쉽 협약 체결로 KAIST 교수,학생 및 연구원들이 연구개발한 특허 및 관련 유•무형 기술뿐만 아니라 비즈니스모델을 기반으로 한 사업화 개발 등이 체계적으로 관리,활용되어질 전망이다.
그 동안 KAIST는 자체 인력으로 국내기업을 대상으로 KAIST에서 보유한 특허 및 유•무형 기술을 국내에 이전하는 활동에 집중해 왔다.
KAIST는 이번 글로벌테크링크㈜와의 기술사업화 전반에 관한 협약체결로 국내는 물론 해외 고객사를 대상으로 한 체계적인 기술사업화가 가능해 질 전망이다.
글로벌테크링크㈜는 KAIST에서 연구개발되는 과제 또는 기술의 아이디어 확보단계부터 특허권리의 창출,보호 및 강화에 대한 포괄적서비스를 제공하는 한편, 특허매각 및 라이센싱 등을 포함하여 벤처인큐베이션분야에 이르기까지 지식재산권의 사업화 관련 전주기적인 지식재산통합운영 서비스를 제공할 계획이다.
KAIST 백경욱 연구부총장은“대학의 우수한 인재들이 개발한 지식재산권을 효과적으로 보호하고,이를 시장에 활용하여 수익을 창출해야 하지만,이를 실행할 전문인력과 노하우가 부재한 것이 대학의 현실이다. 따라서 KAIST 는 금번 글로벌테크링크㈜와의 전략적 기술사업화 협력을 통해 KAIST 교수, 학생 및 연구원들이 개발한 기술자산의 글로벌사업화를 가속화할 것으로 기대하고 있다”고 강조했다.
글로벌테크링크㈜의 김종현 대표는“글로벌테크링크㈜는 세계 최대의 선행기술DB 및 전세계 최대 특허검색서비스DB,글로벌방어공지서비스,글로벌 영업비밀원본증명서비스 등 차별화된 인프라 서비스를 기반으로 KAIST의 우수한 지식재산을 아이디어 생성단계부터 특허권의 체계적 강화,특허기술 이전 및 인큐베이팅사업에 이르기까지 맞춤형 토탈 IP컨설팅의 제공이 가능하며,또한 세계적 기업,유통회사들과의 관계 및 네트워크를 통해 베테랑 마케팅 전문가들이 KAIST의 기술사업화를 지원하고 추진하며,이를 위해 현재 구체적인 행보를 진행 중이다”라고 밝혔다.
글로벌테크링크㈜는 미국 IP.com의 세계 최대의 선행기술 DB를 국내에 독점적으로 서비스하고 특허청에 본 서비스 공급계약을 체결한 바 있으며,국제간 특허 및 기술거래를 전문으로 하는 지식재산 통합서비스 회사이다.
< 상단 사진 좌측이 KAIST 백경욱 연구부총장, 우측이 글로벌테크링크㈜ 김종현대표 >
2012.04.05
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‘지능형 SoC 로봇워 2012’개최
- 반도체 칩과 두뇌보드를 장착한 로봇대회 -- 1일부터 5월 31일 참가접수 -
우리 대학이 ‘지능형 SoC 로봇워 2012‘ 참가접수를 이달 1일부터 5월 31일까지 홈페이지(http://www.socrobotwar.org)를 통해 받는다.
대학(원)생을 포함한 2인 이상 6인 이하로 구성된 팀은 누구나 대회참가가 가능한데 작년에는 모두 105개 팀에서 500명 이상이 참가했다.
2002년 시작돼 올해로 11회째를 맞는 ‘지능형 SoC 로봇워 대회’는 반도체 기술을 로봇에 접목한 지능형 로봇대회다. 이 대회는 우리나라가 세계적인 기술력을 보유중인 SoC(System On Chip)를 활용해 지능형 로봇분야 및 반도체 분야 고급인력 양성을 목표로 하고 있다.
대회 종목은 ‘휴로-컴피티션(HURO-Competition)’과 ‘SoC 태권로봇’으로 나뉜다.
‘휴로-컴피티션’은 장애물 피해가기, 다리건너기, 골프공 넣기 등의 미션을 수행하며 로봇의 눈과 위치센서를 이용해 빠른 시간 내에 장애물을 통과하는 경기다.
‘SoC 태권로봇’ 대회는 주먹 지르기, 앞차기, 찍어 차기 등과 같은 태권도 공격기술로 획득한 점수를 기준으로 순위를 결정하며 영상인식, 전략, 로봇모션에 따라 승패가 결정된다.
이 경기에서 로봇은 사람의 조종 없이 스스로 경기를 수행해야 한다. 이를 위해 참가팀은 칩과 소프트웨어 개발을 이용해 인간과 같은 지능을 갖춘 로봇을 구현해야 한다.
‘지능형 SoC 로봇대회’는 참가자들에게 동일한 로봇 플랫폼과 수준 높은 반도체 및 SoC 기술교육 프로그램을 무상으로 제공해 대학(원)생을 대상으로 하는 국내 최고의 인기 로봇대회로 자리매김 하고 있다.
이 대회를 처음 제안하고 또 지난 11년간 대회운영위원장을 맡고 있는 KAIST 전기및전자공학과 유회준 교수는 “10년 전 대회에 참가했던 학생들이 이제는 국내 IT업계를 이끌어 가는 인재로 성장해 큰 자부심을 느낀다”며 “앞으로도 이 대회가 로봇 및 SoC 분야 고급인재를 양성하는 데 밑거름 됐으면 한다”라고 말했다.
본선대회는 오는 10월말에 일산 킨텍스에서 개최될 예정이며 대회 우승팀은 대통령상과 국무총리상을 각각 받는다.
대회의 상세내용은 홈페이지(http://www.socrobotwar.org)를 통해서 확인 가능하다.
2012.04.03
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장용근 교수, 한국생물공학회장 취임
우리 학교 생명화학공학과 장용근 교수가 올해 한국생물공학회장으로 취임했다. 임기는 2012년 1월부터 12월까지 1년이다.
서울대학교를 졸업하고 KAIST 석사를 거쳐 1988년 미국 퍼듀 대학교(Purdue University)에서 생물화학공학 분야 박사학위를 받은 장 교수는, 지난 20여 년간 KAIST에서 생물공정 연구에 매진해 전분질 에탄올 생산 상용화, 발효유기산 회수공정개발 등의 분야에서 탁월한 성과를 낸 점을 인정받았다.
장 교수는 현재 교육과학기술부 글로벌프론티어사업 차세대바이오매스연구단(단장 양지원)의 지원을 받아 내성강화 효모를 이용해 다양한 바이오매스로부터 고효율로 바이오에탄올을 생산하는 연구에 매진하고 있다.
장 교수는 “지구온난화방지와 석유자원 고갈에 대한 대안인 바이오매스 기반 생물공학과 함께 인류의 건강과 복지를 위한 바이오의약 분야가 각광을 받으면서 한국생물공학회의 역할이 점차 커지고 있다”며 “국내 산업계와 협력을 통해 학회를 보다 발전시킬 수 있는 기회로 삼겠다”고 이번 취임에 대한 포부를 밝혔다.
한국생물공학회는 지난 30여 년간 산학연 연구협력, 학술활동 개최 및 국제교류를 활발히 하고 있는 국내 최고의 학회로 회원은 5000명에 이른다.
이 학회는 올 9월 대구에서 세계 40여개 국가 2,000명 이상의 생물공학자들이 참가하는 세계적인 국제 학술행사인 세계생명공학대회(IBS, International Bitechnology Symposium & Exhibition)를 개최하는 데 주도적 역할을 하고 있다.
2012.03.22
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