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인공항체 기반 암 치료제 후보 개발
- 생명과학과 김학성 교수, Molecular Therapy에 표지 논문으로 발표
- 인공 항체 골격인 리피바디 기반 폐암 치료제 후보 개발- 리피바디 기반 단백질 신약 개발 가능성을 입증
우리 학교 생명과학과 김학성 교수는 충남대 의과대학 조은경 교수와 공동으로 인공 항체인 리피바디(Repebody) 기반 암 치료제 후보를 성공적으로 개발, 연구결과를 분자 치료(Molecular Therapy) 7월 호에 표지 논문으로 게재됐다.
김 교수팀은 암 유발 인자인 인터루킨-6 (Interleukin-6)와 강하게 결합하는 인공 항체인 리피바디를 개발했다. 또 리피바디가 비소 세포 폐암 동물 모델에서 암세포의 증식을 획기적으로 억제한다는 것을 확인했다.
많은 다국적 제약사 및 생명공학 기업들이 낮은 부작용과 높은 치료 효능을 갖는 단백질 치료제 개발에 천문학적인 연구비를 투자하고 있고 현재 20종 이상이 임상에 사용되고 있으며 100 여 종 이상이 임상실험 중이다. 이 중 항체 기반 치료제가 다수를 차지하고 있으며 많은 집중 투자가 진행되고 있다. 그러나 항체는 생산 비용이 매우 비싸고 큰 분자량과 복잡한 구조적 특성 때문에 설계가 어려우며 개발에 많은 시간과 비용이 소요된다.
이러한 기존 항체 기반 치료제의 한계점을 극복하고자, 김 교수팀은 신규 인공 항체 골격인 리피바디를 성공적으로 개발했다.(PNAS게재, 2012) 이를 기반으로 암 유발 인자인 인터루킨-6에 특이적으로 강한 결합력을 갖는 비소 세포 폐암 치료제 후보를 개발하는데 성공했다.
인터루킨-6는 면역 및 염증 관련 신호에 중요한 생체 내 물질로서, 비정상적으로 과 발현되는 경우에는 다양한 발암 경로를 활성화시켜 종양의 증식 및 전이를 촉진하는 것으로 알려져 있다. 이러한 중요성 때문에, 다국적 제약 업체들은 인터루킨-6에 의한 신호 전달을 억제할 수 있는 치료제 개발에 많은 연구를 집중하고 있다.
이번 연구에서 김 교수팀은 리피바디가 반복 모듈로 구성된 점에 착안, 질병 타겟에 대해 결합력을 효과적으로 증대시킬 수 있는 모듈 기반 친화력 증대 기술을 개발했다. 개발된 치료제 후보는 세포 및 동물 실험에서 낮은 면역원성과 비소세포 폐암의 증식을 탁월하게 억제한다는 것으로 확인됐다.
이와 함께 인터루킨-6와의 복합체 구조를 밝혀 리피바디의 작용기작을 규명해 치료제 개발 가능성을 입증했다. 김 교수팀은 현재 비 소세포 폐암 동물을 대상으로 임상 진입을 위한 전 임상 실험을 수행하고 있으며 향후 임상 시험을 통해 안정성 및 치료 효능을 입증해 단백질 신약으로 개발할 계획이다.
김 교수팀은 본 연구를 통해 인공항체 골격인 리피바디를 기반으로 단백질 신약을 개발할 수 있다는 것을 확인했고, 향후 국내의 단백질 신약 및 생명공학 산업 발전에 크게 기여할 것으로 기대하고 있다.
이번 연구결과는 미래창조과학부가 주관하는 미래 유망 파이오니어 사업의 지원을 받아 수행됐다.
그림 1. Molecular Therapy 7월 호 표지 논문 선정
그림 2. 동물 모델을 통한 리피바디의 암 성장 억제 효능 입증
2014.07.09
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이행기 교수, ICCES 우수석학회원 선임 및 우수연구상 수상
우리학교 건설 및 환경공학과 이행기 교수가 전산역학 및 실험분야에서 권위 있는 학회인 국제 컴퓨터·실험 응용공학 및 과학학술회의(ICCES, International Conference on Computational & Experimental Engineering and Sciences) 국제학회에서 우수석학회원(Distinguished Fellow)으로 선임됨과 동시에 우수연구상(Outstanding Research Award)을 수상했다.
ICCES는 1986년 창립돼 29년이 넘는 전통을 자랑하는 전산역학 및 실험분야의 국제학회로 전산역학 및 실험분야에서 획기적인 기여를 한 멤버들 중 이 학회의 지명위원회(Nominating Committee)의 추천을 받아 석학회원을 선임하는데 국내 과학자로서는 이 교수가 처음이다.
이와 함께 교수는 손상해석분야(Damage Mechanics and Complex Systems)의 학문적인 공로를 인정받아 ICCES에서 수여하는 우수연구상을 수상했다.
이 교수는 현재 건설 및 환경공학과 학과장과 BK플러스 사업단 단장(미래기반 창의인재양성형 과학기술 응용분야 사업단)을 역임하고 있으며 2013년 ‘과학기술진흥유공자 미래창조과학부장관표창’을 수상한바 있다.
2014.06.27
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이달의 과학기술자상 6월 수상자 KAIST 김상욱 교수
우리 학교 신소재공학과 김상욱 교수가 탄소소재*의 특성을 자유롭게 조절할 수 있는 원천기술을 개발해 이달의 과학기술자상 6월 수상자로 선정됐다.
* 탄소소재: 그래핀, 탄소나노튜브 등과 같이 탄소 원자로 이뤄진 재료
김 교수는 탄소 소재에 일반 반도체 공정에서 활용되는 도핑 기술*을 도입하여, 기존의 방법으로 구현하기 어려운 탄소 소재의 물성을 구현한 업적을 인정받았다. * 도핑 (doping): 일반적으로 실리콘 반도체 공정에서 사용되는 기술로, 실리콘 외 이종의 원소를 인
위적으로 삽입함으로써 실리콘 반도체의 성질의 조절할 수 있는 기술
탄소나노튜브, 그래핀 등과 같은 탄소 소재는 기존의 재료보다 월등한 기계적, 전기적 특성 등을 지니고 있어 차세대 신소재로서 많은 각광을 받고 있다.
하지만, 다양한 응용 소자에 적용하기에는 그 우수한 특성의 미세한 조절이 매우 어려워, 현실적인 소자 응용에 어려움이 있었다.
김 교수는 탄소소재에 질소(N), 붕소(B) 등의 이종원소를 도입하여, 탄소소재의 미세한 물성 조절을 가능케 하였으며, 이를 유기태양전지, 유기발광소자, 플렉서블 메모리 등과 같은 다양한 응용소자에 적용함으로써, 그 성능을 극대화 하였다.
또한, 자기조립* 방법으로 탄소 소재의 구조를 자유롭게 변하게 하여, 그 응용 가능성을 높였다.* 자기조립: 구성물간의 미세한 힘으로 인해 자발적으로 구성물이 특정 구조를 이루게 하는 방법
김 교수의 지난 3년간 「어드밴스드 머티리얼스(Advanced Materials)」, 「나노레터스(Nanoletters)」 등 정상급 국제저널에 53편의 논문(평균 impact factor: 8.987)을 발표하였을 뿐 아니라, 탄소 소재 분야 연구의 전문성과 우수성을 인정받아, 각 분야의 세계적인 석학들과 나란히, 소재 분야의 최고 권위 학술지인 「어드밴스드 머티리얼스(Advanced Materials)」의 25주년 기념 특별 리뷰 논문에 초청되었다.
이달의 과학기술자상은 산‧학‧연에 종사하는 연구개발 인력 중 우수한 연구개발 성과로 과학기술 발전에 공헌한 사람을 발굴·포상하여 과학기술자의 사기진작 및 대국민 과학기술 마인드를 확산하고자 1997년 6월부터 시상해오고 있으며, 매월 1명씩 선정하여 미래창조과학부 장관상과 상금을 수여하고 있다.
2014.06.16
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2014년 창조 비타민 비타톤 대회
지난달 28일 미래창조과학부, 한국정보화진흥원, 한국 IT융합기술협회와 공동으로 개최한 '2014년 창조 비타민 비타톤 대회'에서 우리 학교에서 출전한 팀이 대상(미래부 장관상)을 수상했다.
수상자는 건설 및 환경공학과 석사과정 손형민(지도교수 장성주) 학생과 정보보호 대학원 박사과정 유수연(지도교수 김세헌/강병훈)학생.
공모 아이디어는 지향성 스피커를 이용한 독립적 농작물 보호 시스템으로 이 시스템을 통하여 유해성 동물로부터 농작물을 보호 할 수 있을 뿐만 아니라 경작지 밖으로 동물들을 자연스럽게 유도하여 포획 및 소음으로 인한 피해를 저감 할 수 있는 기술이다.
한국정보화 진흥원 장광수 원장은 “이번 공모전을 통해 창조 비타민 프로젝트에 대한 국민의 관심과 공감대를 형성하고 과제 발굴 과정에 모든 국민이 참여, 창조 경제를 실현하는 계기가 될 것”이라고 밝혔다.
2014.06.13
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활성산소에 대한 세포반응 원리 규명 - 암과 노화 극복의 실마리 제공
우리 학교 연구진이 활성산소* 농도에 따라 세포의 운명이 어떻게 달라지는지 그 원리를 규명해냈다. 활성산소는 세포의 성장을 돕는 한편 세포손상을 일으켜 노화 등을 촉진하는 것으로 알려져 있었다. 이처럼 세포를 죽게도 하고 살리기도 하는 활성산소의 상반된 역할을 설명할 수 있는 실마리가 찾아진 것이다. * 활성산소(ROS) : 인체 대사활동에 의해 발생되는 산소 부산물로 세포의 성장과 분화를 돕고 염증을 억제하는 유익한 기능을 하는 한편 세포손상을 유발하여 암, 당뇨 등 여러 질병을 일으키고, 노화를 촉진시키는 것으로 알려져 있다.
우리 대학 바이오및뇌공학과 조광현 석좌교수(교신저자)가 주도하고 이호성 박사과정 연구원(제1저자), 황채영 박사(공동 제1저자), 신성영 박사가 참여하였으며, 한국생명공학연구원 권기선 박사(교신저자)가 공동으로 수행한 이번 연구는 미래창조과학부와 한국연구재단이 추진하는 중견연구자지원사업(도약)과 바이오·의료기술개발사업의 지원으로 수행되었고 연구결과는 사이언스(Science) 자매지인 사이언스 시그널링(Science Signaling)지 6월 3일자에 게재되었다. * 논문명 : MLK3 is part of a feedback mechanism that regulates different cellular responses to reactive oxygen species
연구팀은 활성산소의 농도에 따라 세포의 증식 또는 세포의 사멸이라는 운명을 가르는 분자스위치가 MLK3* 중심의 피드백회로임을 알아냈다. * MLK3 : 루신-지퍼 구조의 인산화효소로 세포 사멸에 관여하는 단백질이다.
적절한 스트레스가 주어지는 환경에서는 세포가 분열하도록 신호를 보내는 반면 과도한 스트레스 상황에서는 오히려 세포분열을 멈추고 세포가 죽도록 유도하는 결정적 단백질회로가 밝혀짐에 따라 향후 활성산소와 관련된 인체질환 연구의 실마리가 될 것으로 기대된다.
연구팀은 활성산소 농도가 낮을 때는 세포증식에 관여하는 ERK* 단백질이 활성화되는 반면 활성산소 농도가 높아지면 세포사멸에 관여하는 JNK** 단백질이 활성화 되는 것을 알아냈다.
* ERK(Extracellular signal-regulated kinases) : 세포의 생존 및 증식에 관여하는 대표적인 신호전달 분자 ** JNK(c-Jun N-terminal kinases) : 세포의 스트레스 반응 및 사멸에 관여하는 대표적인 신호전달 분자
나아가 수학모델링과 컴퓨터시뮬레이션 분석, 그리고 분자세포생물학 실험을 융합한 시스템생물학 연구를 통해 MLK3 중심의 피드백회로가 활성산소에 대한 ERK와 JNK 경로 간의 신호흐름 균형을 조절하여 세포 반응을 결정하는 핵심적인 분자스위치임을 밝혀내었다.
조 교수는 “IT와 BT의 융합연구인 시스템생물학 연구를 통해 수수께끼로 남아있던 활성산소에 대한 상반된 세포반응의 원리를 규명한 것으로 향후 활성산소로 인한 노화나 암을 극복하기 위한 연구에 활용될 것으로 기대된다”고 밝혔다.
연구 개요도. (A, B) 낮은 농도의 활성산소에 대해서는 세포 증식에 관여하는 단백질인 ERK가 높은 활성도를 보이는 반면, 높은 농도의 활성산소에 대해서는 세포 사멸에 관여하는 단백질인 JNK가 높은 활성도를 보인다는 것을 실험을 통해 확인하였다. 이 실험 결과는 ERK와 JNK가 활성산소의 농도에 따른 상반된 세포 반응을 유발할 수 있음을 시사한다. (C) 대규모 컴퓨터 시뮬레이션 분석을 통해 MLK3을 매개하는 양성피드백 회로와 MKPs를 통한 ERK와 JNK 간 상호소통이 활성산소의 농도에 따른 ERK와 JNK의 상반된 활성화를 일으키는 핵심회로임을 밝혀내었다. (D) MLK3을 매개하는 양성피드백회로는 활성산소에 대한 ERK와 JNK 경로 간의 신호흐름 균형을 조절하여 세포 반응을 결정하는 분자스위치 역할을 한다.
2014.06.09
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풍산-KAIST, ‘미래기술연구센터’ 설립 협약
우리 대학과 풍산그룹은 27일 오전 KAIST 본관 제1회의실에서 강성모 총장, 류진 회장, 연구센터 관계자 등 30여 명이 참석한 가운데 「풍산-KAIST 미래기술연구센터(이하 연구센터)」설립을 위한 협약을 체결했다.
‘연구센터’는 방위산업 및 첨단소재 분야의 원천기술을 공동으로 개발하고 이를 통해 풍산의 미래 신사업 기반을 구축하는 업무를 수행하게 된다. 연구 분야는 ▲ 신소재기술 ▲추진제어기술 ▲보안기술 분야 등이다.
이를 위해 풍산그룹은 연구센터에 향후 3년 동안 연구개발 비용과 연구센터 운영경비 30억 원과 인력 ․ 기술 등을 지원하게 된다.
KAIST와 풍산그룹은 이번 연구센터 설립과 산학협력을 계기로 방위산업 및 소재산업 분야와 관련된 첨단기술을 개발하는데 상호 긴밀한 협력체계를 구축한다는 계획이다.
2014.05.27
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고효율 나노발전기 상용화길 열어
아주 작은 움직임으로도 전기를 생산하는 나노발전기가 개발됐다. 몸에 붙이고 다니면 충전되는 웨어러블 전자기기 전력원 등 다양한 활용이 기대된다.
우리 학교 신소재공학과 이건재 교수팀은 레이저 박리 전사기술과 유연한 압전박막 소재를 활용해 기존보다 약 40배 높은 효율을 갖는 나노발전기 개발에 성공했다.
연구결과는 세계적 학술지 ‘어드밴스드 머티리얼스(Advanced Materials)’ 4월 23일자 표지논문으로 게재됐다.
나노발전기는 유연한 나노소재에 미세한 압력이나 구부러짐이 가해질 때 전기 에너지가 생성되는 기술이다. 전선과 배터리 없이도 에너지공급이 가능하기 때문에 휘어지는 전자제품은 물론 심장 박동기와 같이 몸속에 집어넣는 기기나 로봇의 에너지원으로도 활용 가능하다. 그러나 지금까지는 에너지 효율이 낮고 제작공정이 복잡해 상용화가 어려웠다.
이 교수 연구팀은 고온에서 결정화된 고효율 압전박막물질을 현재 상용화된 레이저 박리기술을 이용해 딱딱한 기판에서 플라스틱 기판으로 전사, 효율을 크게 향상시키면서도 대면적으로 양산 가능성을 높였다.
이번에 개발된 유연한 기판(2cm × 2cm)에 만들어진 나노발전기는 미세한 구부림에 의해 생성된 에너지(250V, 8㎂)로 105개의 LED를 작동시키는데 성공했다.
이 교수는 “이번에 개발된 고효율의 나노발전기술은 자연에서 발생하는 바람, 진동, 소리와 같은 미세한 에너지는 물론 심장박동, 혈액흐름, 근육수축·이완 등 사람 몸에서 발생되는 생체역학적 힘을 이용해 전기를 생산할 수 있는 무한 에너지원으로 사용될 수 있다”고 응용가능성에 대해 설명했다.
이와 함께 “발전효율이 세계최고기록보다 40여배 높고 대량 양산이 가능한 레이저 박리기술을 활용해 그동안 상용화를 가로막았던 저효율과 복잡한 제조공정의 문제점을 해결했다는데 큰 의의가 있다”고 말했다.
이 교수팀은 향후 압전박막물질을 삼차원으로 적층해 생성전력을 더욱 높이고 이를 동물에 이식하는 생체실험을 수행할 계획이다.
이번 연구결과는 미래창조과학부 도약연구사업과 ‘코오롱-카이스트 라이프스타일 이노베이션센터(KOLON-KAIST LifeStyle Innovation Center)’의 지원으로 수행됐다.
그림1. 레이저 박리 기술로 제작된 대면적 형태의 나노발전기 이미지(논문표지)
그림2. 플라스틱에 제작된 나노발전기에서 생성된 전력을 이용해 105개의 LED를 작동하는 모습
2014.05.15
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제1회 KAIST 연구·실험 안전의 날 행사 개최
우리 학교는 13일 오후 3시 교내 KI빌딩 1층 퓨전홀에서 강성모 총장, 박규호 교학부총장, 이재남 행정처장을 비롯한 교내 주요 보직자들과 미래창조과학부 연구환경안전팀장 등 약 100여명이 참석한 가운데 ‘제1회 KAIST 연구·실험 안전의 날’ 행사를 개최했다.
이날 행사에서는 올해를 KAIST 연구·실험실 무사고 원년의 해로 선포했다. 또 안전하고 쾌적한 연구환경 조성을 위한 유공자를 시상했다.
연구실 안전관리 부문 최우수학과로는 건설및환경공학과가 선정됐으며 우수학과로는 기계공학전공이 뽑혔다.
유공자 시상과 더불어 4월 1일부터 30일까지 진행됐던 ‘제7회 연구·실험실 안전문화 캠페인 공모전’의 최우수 표어로는 기계공학전공 배종수 석사과정 학생의 ‘데이트 할 땐 Lady First! 실험할 땐 Safety First!’, 최우수 포스터는 건설및환경공학과 노현채 학생의 작품이 각각 선정됐다.
강성모 총장은 “KAIST는 종합적 안전관리시스템을 구축하고 안전한 연구실험 환경 조성을 위해 부단히 힘쓰고 있다”며 “학교와 구성원의 안전을 위해 가능한 지원을 아끼지 않을 것”이라고 말했다.
한편, 이번 안전의 날 행사는 지난 2003년 5월 13일 KAIST 내 풍동실험실 폭발사고의 기억을 되새기며 유사사고 재발을 방지하고 안전의식을 고취시킬 목적으로 마련됐다.
□ 연구 실험실 안전문화 공모전 포스터부문 최우수상 수장작
○ 작품 소개 실험실 내 장갑은 위험물질이 손에 닿는 것을 막아주는 보호막이다. 위험한 장비를 다룰 때에도 손을 보호해주고, 장비가 미끄러지지 않도록 해준다. 그렇기 때문에 장갑을 끼지 않으면 손을 다칠 위험이 있다. 장갑을 끼지 않으면 손을 다치게 된다는 것을 표현하기 위해 장갑과 붕대를 대조했다.
2014.05.13
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미래전략대학원, 프레스센터에서 미래학 심포지엄 개최
한국사회의 성장 잠재력의 한계를 극복하고 새로운 성장 동력을 찾기 위한 미래학 심포지엄이 열린다.
우리 대학 미래전략대학원은 3일 오후 2시 한국프레스센터에서 ‘성장의 한계와 재도약(Limits to Growth, and Quantum Jumps)’을 주제로 '성장의 한계 in STEPPER 심포지엄'을 개최한다.
이번 심포지엄은 대한민국의 성장 잠재력의 하락원인을 다양한 관점에서 살펴보고 성장의 돌파구를 찾기 위해 KAIST 미래전략대학원이 마련했다.
심포지엄은 ▲특별강연 ▲ 분야별 주제 발표 ▲ 종합토론으로 나눠 진행된다.
먼저 미래학의 선구자인 짐 데이토(Jim Dator) 美 하와이대 교수와 데이비드 반 잔트(David E. Van Zandt) 美 뉴스쿨대학교(The New School)총장이 각각 특별강연자로 나서 ‘미래학에서 본 한국의 한계와 가능성’,‘미래 사회변화와 우리의 선택’을 주제로 강연을 한다.
이어 개최되는 분야별 세션에서는 ▲강영진 성균관대 교수가 ‘사회갈등과 프레임의 재설정(사회분야)’ ▲임춘택 KAIST 교수가 ‘기술의 한계와 3차원 기술사상적 해법(기술분야)’ ▲ 채수찬 KAIST 교수가 ‘자본주의와 현 금융시스템의 한계(경제분야)’를 주제로 발표한다.
또 ▲ 서용석 한국행정연구원 연구위원이 ‘인구구조 변화와 3가지 미래전략 옵션(인구분야)’ ▲ 김세연 새누리당 의원이 ‘정치의 한계와 미래전략 기구(정치분야)’ ▲박승빈 KAIST 공과대학장이 ‘에너지 고갈 및 환경의 문제(환경 및 에너지 분야)’ 를 주제로 각각 발표한다.
세 번째 세션에서는 이규연 중앙일보 논설위원이 ‘오피니언 리더들이 생각하는 성장의 한계와 재도약’을 주제로 종합 토론을 진행한다. 끝.
※ STEPPER - Society(사회), Technology(기술), Economy(경제), Population(인구), Politics(정치), Environment(환경), Resource(자원) 등 미래를 변화시키는 7대 요소
2014.04.02
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IT와 패션을 결합한 ‘입는 컴퓨터’ 경진대회 개최
우리 대학은 오는 11월 ‘2014 웨어러블 컴퓨터 경진대회(Wearable Computer Contest, WCC)’를 개최하고 5월 23일까지 참가 접수를 받는다.
'웨어러블 컴퓨터'는 사용자가 이동 환경 중에도 자유롭게 사용할 수 있도록 신체 또는 의복에 착용할 수 있게 제작된 컴퓨터로, 스마트폰을 대체할 미래성장산업으로 최근 관심을 받고 있다.
‘스마트 패션을 통한 간편한 생활(smart Fashion to the simple Life)’을 주제로 진행되는 이번 대회는 지정 공모와 아이디어 공모로 나눠 진행된다.
‘지정 공모’는 IT와 패션을 결합해 입는 컴퓨터에 대한 아이디어를 시작품으로 제작하는 대회다. 서류심사를 거쳐 본선에 진출한 15개 팀에게는 △150만원의 시제품 제작비 △삼성전자의 스마트 IT 기기 △체계적인 교육 프로그램 등이 제공된다.
‘아이디어 공모’는 주제에 제한 없이 입는 컴퓨터에 대한 아이디어를 포스터 형식으로 제출하는 대회다. 본선 진출팀은 실물 크기의 모형을 제작해 본선대회에서 전시할 기회가 주어진다.
대회 위원장인 유회준 전기및전자공학과 교수는 “웨어러블 컴퓨터는 스마트폰 이후의 IT산업을 이끌어갈 대표적인 미래 성장산업”이라며 “이번 대회가 한국의 웨어러블 산업분야의 전문 인력을 양성하는 데 도움이 되기를 바란다”라고 말했다.
대회 홈페이지 (http://www.ufcom.org) 를 통해 5월 23일까지 접수하며 지정공모는 전국 대학(원)생이 팀을 이뤄서, 아이디어 공모는 자격에 제한 없이 참가할 수 있다.
한편, 지난해에는 전국의 대학에서 104개 팀이 본 대회에 참여했다. 대상은 충남대‘Jump’팀이 차지해 미래부장관상을 수상했다. 끝.
2014.03.24
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모델 촉매 시스템을 이용한 스필오버 현상 규명
- 새로운 메커니즘의 상업촉매 개발을 위한 원천기술 확보 -
1960년대 초 발견된 이래 오늘날까지도 학계에서 논란이 되고 있는 물리학적 현상이 KAIST 연구진에 의해 세계 최초로 규명됐다.
KAIST(총장 강성모) 생명화학공학과 최민기(34) 교수팀은 비결정질 알루미노실리케이트 내부에 백금이 선택적으로 위치한 모델 촉매 시스템을 개발해 ‘스필오버(spillover)’ 현상을 규명했다.
연구 결과는 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications) 25일자 온라인 판에 실렸다.
스필오버 현상은 백금과 같은 금속 표면에서 활성화된 수소원자가 촉매 표면으로 이동하는 현상이다.
이 현상을 이용하면 높은 활성과 안정성을 갖는 촉매를 설계하는데 이용될 수 있을 것이라고 믿어져 지난 50여년간 촉매 분야에서 활발히 연구됐다.
하지만 기존에 알려진 촉매들의 경우에는 노출된 금속 표면에서 여러 가지 다른 경로로 경쟁반응이 일어나기 때문에 스필오버의 존재 및 생성 메커니즘을 직접적으로 규명하는 것이 불가능했다.
연구팀이 개발한 촉매는 백금 나노입자가 수소 분자만 통과할 수 있는 알루미노실리케이트로 덮여있어 다른 경쟁 반응들이 일어나는 것을 원천 차단, 스필오버 현상을 효과적으로 연구하는데 이용할 수 있었다.
연구팀은 촉매에 대한 다양한 구조분석, 촉매 반응성 분석, 컴퓨터 모델링을 통해 알루미노실리케이트에 존재하는 브뢴스테드 산점이 스필오버에 결정적인 역할을 함을 밝혀냈다.
그동안 학계에서 50여년간 정립되지 않은 ‘스필오버’라는 현상을 최초로 규명했다는 점에서 학술적으로 큰 영향력을 발휘할 수 있을 것으로 기대된다.
이와 함께 이번 연구에서 제안된 스필오버에 기반한 수소화 촉매의 경우 높은 수소화·탈수소화 활성을 보임과 동시에 석유화학공정에서 일반적으로 원치 않는 부반응인 수소화 분해(hydrogenolysis) 반응을 확연하게 억제할 수 있다는 점에서 산업적으로도 그 잠재력이 매우 크다고 연구팀은 전했다.
최민기 교수는 “스필오버 현상만으로 반응이 진행되는 해당 촉매의 경우 촉매구조를 적절하게 설계하면 기존 금속촉매를 훨씬 능가하는 촉매를 구현할 수 있을 것”이라며 “향후 높은 활성 및 선택성을 가지는 꿈의 촉매를 만들 것”이라고 말했다.
SK이노베이션 오승훈 수석연구위원은 “촉매계의 오랜 논쟁거리였던 스필오버 현상을 이론과 실험을 통해 규명하고 이에 대한 이해를 높였다는 점이 이번 연구의 가장 큰 성과”라며 “SK이노베이션에서는 이번 연구를 통해 확보한 기술을 바탕으로 새로운 상업촉매 개발 연구를 계속할 것”이라고 말했다.
SK이노베이션(대표 구자영)과 미래창조과학부의 지원을 받아 수행된 이번 연구는 KAIST 최민기 교수 지도아래 임주환 연구원, 신혜영 연구원이 공동 제1저자로 참여했으며 EEWS 대학원 김형준 교수가 컴퓨터 모델링을 수행했다.
2014.02.26
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2014 KAIST 학위수여식 개최
우리 학교는 21일(금) 오후 2시 교내 류근철 스포츠컴플렉스에서 ‘2014년도 학위수여식’을 갖는다. 이날 학위수여식에서는 박사 499명, 석사 1,220명, 학사 900명 등 총 2,619명이 학위를 받는다. 이로써 KAIST는 지난 1971년 설립 이래 박사 9,881명, 석사 25,161명, 학사 13,693명 등 총 48,735명의 고급 과학기술인력을 배출하게 된다. 이날 행사에서는 KAIST의 전신인 한국과학원(KAIS) 설립을 주도하고 고급 과학기술 인재 육성에 헌신적으로 노력해 우리나라가 과학기술 중심 국가로 성장하는데 크게 이바지한 정근모 前 과학기술처 장관이 명예박사학위를 받는다. 올해 학사과정 수석졸업의 영광은 생명과학과 김장근(21, 지도교수 김재훈) 씨가 차지했다. 김 씨는 미래창조과학부 장관상을 받게 된다. 김 씨는 “수석으로 졸업하게 돼 매우 기쁘고 영광으로 생각한다”며 “많은 우수한 인재들이 이공계로 진학해 우리나라를 과학기술 강국으로 성장하는데 보탬이 됐으면 좋겠다”고 말했다. 김 씨는 KAIST 대학원에 진학해 유전체의학에 대해 공부할 예정이다. 이밖에 이사장상은 산업및시스템공학과 남궁홍석 씨, 총장상은 생명화학공학과 정지정 씨, 동문회장상은 화학과 박윤수 씨, 기성회장상은 전기및전자공학과 이지훈 씨가 각각 수상의 영예를 안았다. 강성모 총장은 “좋은 환경에서 공부할 수 있도록 국민들이 KAIST를 전폭적으로 지원해 줬다”며 “앞으로 학문의 발전에 힘쓰고 인류가 당면한 난제들을 풀어 국가와 인류가 발전할 수 있도록 큰 포부와 야먕을 갖기를 바란다”고 졸업생들에게 당부했다.
2014.02.20
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