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2018년 올해의 젊은과학자상 수상
우리 학교 이지운 교수(수리과학과)와 변혜령 교수(화학과), 김호민 교수(의과학대학원)가 과학기술정보통신부로부터 2018년 올해의 젊은과학자상 수상자로, 그리고 이해신 교수(화학과)는 올 10월 ‘이달의 과학기술인상’ 수상자로 각각 선정돼 지난 14일 국립과천과학관에서 열린 ‘2018 우수 과학자 포상’ 통합시상식에서 수상했다.
올해의 젊은과학자상을 수상한 이지운 교수는 랜덤행렬 이론 분야에서 지난 수십 년 간 연구돼온 난제를 해결했고, 변혜령 교수는 표면·계면에서 발생하는 전기화학반응을 통해 에너지 저장시스템 분야에서 성과를 냈으며, 김호민 교수는 패혈증 발병기전과 치료제 개발에 기여했다.
이와 함께 이해신(화학과) 교수는 세계 최초로 ‘무출혈 주사바늘’을 개발해 에이즈, 에볼라, 간염 바이러스 등 환자 혈액에 따른 2차 감염 문제를 근본적으로 방지하는데 기여한 공로를 인정받아 이달의 '과학기술인상' 10월 수상자로 선정돼 14일 열린 통합시상식을 통해 함께 수상했다.
2018.12.20
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신인식 교수, 스마트폰 기반 터치사운드 위치파악 기술 개발
〈 왼쪽부터 아니쉬 뱐잔카 석사과정, 김효수 연구교수, 신인식 교수 〉
1분 1초가 소중한 아침 출근 준비 시간, 거울을 보며 양치질을 하는 시간은 유일하게 멍하니 다른 생각을 할 수 있는 순간일 것이다. 만약 양치질 중 거울을 바라보는 것만으로 오늘의 중요한 뉴스, 궁금했던 유튜브 영상, 날씨 등을 미리 확인할 수 있다면 하루를 계획하는 데 큰 도움이 될 것이다.
우리 대학 전산학부 신인식 교수, 김효수 연구교수 연구팀이 가구, 거울 등의 주변 사물들을 터치 입력 도구로 사용할 수 있는 스마트폰 기반의 터치 사운드 위치파악 기술을 개발했다.
이 기술은 사람들이 항상 휴대하는 스마트폰, 태블릿 PC 등을 사용한 기술로, 언제 어디서나 책상 등의 주변 사물들을 가상 키보드로 활용해 장문의 문자, 메일 등을 손쉽게 작성할 수 있고 체스와 같은 보드게임도 즐길 수 있다.
또한 단순 디스플레이 기능만 제공하던 스마트 TV나 거울과 같은 스마트기기에 터치 입력 기능을 삽입해 좀 더 편리하고 효율적인 기기 활용을 할 수 있다.
연구팀이 개발한 시스템은 지난 11월 4~7일 중국 선전에서 열린 모바일 및 센싱 분야의 최고 권위 국제학회 ACM SenSys에서 발표돼 호평을 받았으며, 우수성을 인정받아 ‘베스트 페이퍼 러너-업 어워드(best paper runner-up award)’를 수상했다.
터치 사운드 기반 입력 기술은 다양한 사용 환경에서도 1cm 이내의 오차를 갖는 정확한 터치 입력을 일관성 있게 제공하는 것이 가장 중요하다. 사용자들은 책상, 벽, 거울 등 매번 다른 재질의 사물을 터치 입력 도구로 활용할 수 있어야 하고, 사용 중에도 책이나 가방과 같은 주변 물체의 위치 및 소음 수준이 바뀔 수 있기 때문이다.
연구팀은 사용자가 손톱 등으로 사물을 터치했을 때 발생하는 터치 충돌 소리가 고체 표면을 통해 전달되는 과정을 분석했다.
소리가 공기를 통해 전달될 때와는 달리 고체 표면에 전달될 때에는 주파수에 따라 다른 속도로 전달되는 분산(dispersion) 현상을 겪는다. 분산 현상으로 인해 주파수별로 소리 도달 시간 차이는 소리 전달 거리에 비례해 증가하며, 주변 소음이 변화해도 비례 관계는 변하지 않는다.
김효수 연구교수는 이러한 관찰에 기반해 고체 표면을 통해 전달된 터치 소리를 스마트폰에 녹음하고 간단한 조정 과정을 통해 주파수별 소리 도달 시간 차이와 소리 전달 거리의 관계를 파악했다. 이후 이 값을 이용해 사용자의 터치 입력 위치를 정확하게 계산하는 기술을 개발했다.
개발한 시스템은 약 17인치의 터치스크린에서 평균 0.4cm 이내의 측정 오차를 보였다. 특히 나무 책상, 유리 거울, 아크릴 보드 등 다양한 종류의 사물에서 주변 물체의 위치나 소음이 변하는 상황에서도 항상 1cm 이내의 측정 오차를 기록하는 정확성을 보였다.
특히 기존 기술이 터치 입력 위치파악에만 수백 초 소요되는 것과 달리 정확성과 편리한 사용을 위해 약 10초 이내의 간단한 조정을 통해 기술을 적용하는 데 성공했다. 연구팀은 실제 사용자를 대상으로 한 실험에서도 사용자 경험 및 정확성 등 모든 지표에서 긍정적인 반응을 얻었다고 밝혔다.
신 교수는 “우리가 주위에서 흔히 볼 수 있는 거울, 책상, 벽 등의 표면을 마치 터치스크린처럼 사용할 수 있다면 재미있고 유용한 앱들이 많이 활성화될 것이다”라며 “이 기술은 마이크로폰 3~4개 설치만으로도 터치 입력을 가능하게 하는 새로운 터치 인터페이스 기술이다”라고 말했다.
이번 연구는 Microsoft Research Asia(마이크로소프트연구소 아시아)의 지원을 받아 수행됐다.
※ 데모 비디오 링크
http://cps.kaist.ac.kr/research/ubitap/ubitap_demo.mp4
□ 사진 설명
사진1. 터치 입력 기술 사용 예제
2018.12.13
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박수형 교수, 간암 복합면역치료 적용 가능성 확인
〈 박 수 형 교수 〉
우리 대학 의과학대학원 박수형 교수와 서울아산병원 황신, 송기원 교수 공동연구팀이 간암 환자의 탈진(exhausted)된 종양 침투 면역세포 구성의 차이에 따른 간암 환자군을 구분하는 데 성공했다.
이번 연구를 통해 간암 환자의 새로운 면역치료법 적용 가능성을 확인함으로써 향후 맞춤 의학의 근거를 제시할 수 있는 기반이 될 것으로 기대된다.
특히 이번 연구는 서울아산병원 임상 연구팀과 KAIST 의과학대학원이 동물 모델이 아닌 임상을 통해 새 면역 항암 치료법을 위한 협업을 진행한 것으로 중개 연구(translational research)의 우수 모델로 평가받는다.
김형돈 박사과정이 1저자로 참여한 이번 연구는 국제 학술지 ‘소화기학(Gastroenterology)’ 12월 4일 자에 게재됐다.
암이 발생하면 인체는 암세포를 제거하기 위해 면역세포인 ‘T세포’를 활성화하는데, 종양은 T세포의 기능을 억제하기 위한 환경을 구성한다. 이때 침투한 T세포들은 ‘피디-1(PD-1)’ 단백질과 같은 면역 관문 수용체를 세포 표면에 발현하면서 활성이 저하되고 탈진된 상태가 된다.
‘PD-1 억제제’로 대표되는 면역 관문 억제제는 PD-1 신호에 의해 저하된 T세포의 활성을 회복시키는 역할을 한다. 암세포는 생존을 위해 면역세포로부터 몸을 숨기는데, 면역 관문 억제제는 암세포가 숨는 데 도움을 주는 PD-1, PD-L1의 작용을 차단함으로써 면역세포가 정상적으로 암세포를 공격할 수 있게 되는 것이다.
그러나 면역 관문 억제제는 약 2~30%의 환자에게만 효능이 있고 70% 이상의 환자에게는 효과가 없어 면역항암제의 치료 효능을 높이기 위한 연구가 계속되고 있다.
연구팀은 간암 환자의 탈진한 T세포 중에서 PD-1 단백질을 많이 발현하는 T세포가 그렇지 않은 T세포에 비해 면역세포의 기능이 더 많이 저하돼 있고, PD-1 이외의 다양한 면역 관문 수용체를 동시에 발현하는 것을 발견했다.
특히 간암 환자 중에서 약 절반 정도의 환자만이 PD-1을 많이 발현하는 탈진 T세포를 갖고 있으며, 이러한 환자들이 복합 면역 관문 억제제에 의해 T세포의 기능이 효과적으로 회복됨을 확인했다.
이번 결과를 통해 복합 면역 관문 억제제의 대상이 되는 환자군을 제시함으로써 효과적인 면역 치료를 효율적으로 적용하는 데 기여할 것으로 예상된다.
박 교수는 “이번에 새롭게 제시된 환자군은 현재 적용 중인 면역 관문 억제제 치료의 반응을 예측할 수 있는 바이오 마커로서 유용하게 활용될 수 있다”라며 “복합 면역 관문 억제제가 특정 환자에게만 효능이 있음을 제시해 맞춤 의학의 근거가 될 수 있다는 임상적 의의를 갖는다”라고 말했다.
이번 연구는 보건복지부 첨단의료기술개발 사업의 지원을 받아 수행됐다.
□ 그림 설명
그림1. PD-1 발현에 따른 각 세포군의 특징적인 유전자 발현 양상
그림2. PD-1을 과발현하는 세포군의 존재 유무에 따른 특징적인 두가지 환자군
2018.12.12
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KAIST의 성공적인 교육·연구프로그램, 아프리카 케냐에 수출
KAIST의 교육·연구 혁신모델이 통째로 케냐에 수출된다. 그간 중동이나 중국에 KAIST의 교육·연구관련 프로그램이 일부 수출된 적은 있지만 케냐와 같이 통째로 수출되는 건 이번이 처음이다.
KAIST(총장 신성철)는 케냐 교육과학기술부에서 발주하고 콘자 기술혁신도시(Konza Technopolis) 개발청이 시행하는 ‘케냐 과학기술원 건립 컨설팅 사업’의 우선협상대상자로 선정된 11월 초 이후 계속해 온 협상 끝에 케냐 정부와 지난 달 30일 최종 계약을 체결했다고 3일 밝혔다.
케냐 과학기술원 건립은 케냐 정부가 ‘아프리카 실리콘밸리’ 건설을 목표로 나이로비 인근에 조성 중인 콘자 기술혁신도시의 핵심 주력 사업이다. 이 사업은 우리나라 정부로부터 차관을 제공받아 총 사업비가 1,070억 원(약 9,500만 달러) 규모로 추진되는데 KAIST 컨소시엄이 계약 체결을 마친 교육·건축설계와 감리·연수분야에는 모두 106억 원(945만 달러)이 투입된다.
케냐 정부는 관련 사업의 추진과 사업자 선정을 위해 지난 6월부터 한국 내에서의 경쟁 입찰을 진행해 왔다. KAIST 관계자는 “입찰 의향서가 통과된 4개 대학이 각각의 컨소시엄을 구성해 사업제안서를 제출했으며 약 4개월에 걸친 평가 끝에 11월 초 주관기관인 KAIST가 교육을 맡고 국내기업들이 건축설계(삼우종합건축사사무소)와 감리(선진엔지니어링)를 맡는 KAIST 컨소시엄이 우선협상대상자로 선정됐다”고 밝혔다.
이 관계자는 또 “우선협상대상자로 선정된 이후 KAIST 교수들로 구성된 실무진이 협상을 진행해왔으며 지난 달 30일 최종 계약체결을 끝냈다”면서 “내년 1월 중에 케냐 현지에서 공식적으로 사업 착수(Kick-Off) 행사를 가질 예정”이라고 덧붙였다.
계약체결이 완료됨에 따라 KAIST는 내년부터 36개월간 ▲기계공학·전기 및 전자공학·ICT 공학·화학공학·토목공학·농업생명공학 등 6개 핵심학과와 공통 기초과학 프로그램의 설계 ▲교육·실험 및 일반 기자재 공급계획 ▲산·학 협력을 포함한 대학 경영계획 등의 분야에서 컨설팅을 수행하게 된다.
케냐정부는 그동안 2030년까지 중진국 도약을 목표로 하는 중장기 국가발전계획인 ‘케냐 비전 2030’을 수립하고 이공계 핵심인력 양성을 통해 이를 달성하고자 2021년 개교를 목표로 케냐 과학기술원(Kenya KAIST, Kenya Advanced Institute of Science and Technology) 건립을 추진해왔다.
1971년 개교이후 산업화 시대 우리나라 경제의 초고속 성장에 중요한 역할을 해 온 KAIST의 과학기술 교육은 오래 전부터 세계 각국에서 벤치마킹 모델로 부각돼 왔다. 또 최근 들어서는 사우디아라비아 등 중동 및 아프리카·중남미 각국으로부터 잇단 ‘러브콜’을 받는 등 새로운 고등교육서비스 수출모델이 될 조짐을 진즉부터 보여 왔다.
이 뿐만이 아니다. KAIST는 일본과학기술원(1990년 개교)과 홍콩과기대 및 싱가포르 난양공대(이상 1991년 개교)를 설립하는 롤 모델이 되기도 했다. KAIST는 이밖에 지난 2010년 아랍에미리트(UAE) 칼리파대학(KU, Khalifa University of Science and Technology)에 원자력공학과 교육프로그램을 최초로 수출했다. 이어 2015년에는 중국 중경이공대에 전기및전자공학부와 전산학부의 교육시스템과 커리큘럼을 수출해 작년부터 연간 10억 원 규모의 운영비 수입을 올리고 있다.
특히 지난 10월에는 사우디아라비아의 모하메드 빈 살만 왕세자가 미래의 공학 인재양성을 위해 2020년 6월 개교를 목표로 야심차게 설립을 추진 중인 MBSCSAI(Prince Mohammad Bin Salman College of Cyber Security, AI, and Advanced Technologies)와는 로봇공학 학사과정 설치를 지원하는 내용의 양해각서(MOU)를 체결했다.
MBSCSAI는 세계 최고 수준의 교육과정을 만들기 위해 해외 유수대학의 공학커리큘럼을 분석한 결과, 미국 스탠퍼드大와 카네기멜론大에 각각 전체적인 운영시스템과 사이버보안 교육과정의 설계를 의뢰했고 KAIST에는 로봇공학 교육과정의 설계를 의뢰한 것으로 알려졌다.
그러나 이번처럼 KAIST의 교육·연구프로그램과 건축설계 및 감리·건설회사(건설회사 선정은 컨설팅 기간 중 별도의 입찰로 진행 예정)를 패키지로 묶어 수출하는 사례는‘케냐 과학기술원 건립 프로젝트’가 처음이기에 그 의미와 더불어 상징성은 매우 크다.
우선 우리나라의 의료·과학기술을 중심으로 하는 고등교육 서비스업과 건설업을 패키지로 엮은 새로운 ‘신성장 동력’ 창출을 통해 이를 중동과 아프리카·중남미·중앙아시아 등에 수출을 할 수 있는 가능성을 열었기 때문이다.
중동 각 국가는 과거 우리나라 건설 회사들이 현지에서 성실함과 믿음을 준 덕분에 깊은 신뢰감을 보이고 있다. 게다가 많은 개도국들이 KAIST 설립을 통해 과학기술을 집중적으로 가르쳐 초고속성장을 이룬 한국을 앞 다퉈 벤치마킹 모델로 삼고 있기 때문에 고등교육 서비스와 건설업을 엮은 패키지 수출이 ‘수출 新한류’로 자리를 잡을 가능성은 매우 크다.
이밖에 케냐 과학기술원 건립사업은 과기정통부가 추진 중인 ‘과학기술 ODA 10대 선도 프로젝트’의 본격적인 출발을 알리는 신호탄이자 고경력 은퇴자나 경험이 필요한 젊은 과학자 등 국내의 우수한 과학기술 인력의 글로벌 활용은 물론 유휴 연구 장비의 활용을 높일 수 있다는 점에서도 많은 주목을 받을 것으로 예상된다.
KAIST의 국제적 위상 또한 크게 오를 것으로 전망된다. KAIST는 1971년 미국 국제개발처(USAID)로부터 6백만 달러의 차관을 지원받아 설립된 지 47년 만에 ‘원조를 받아 설립된 대학에서 이제 원조를 하는 대학’으로 입지를 다질 정도로 고속성장을 거듭하고 있다.
특히 이번 케냐 과학기술원 건립을 위한 컨설팅 사업은 KAIST가 주관사업자 선정부터 최종계약까지 마무리하는데 성공함으로써 독자적인 교육· 연구혁신 모델을 수출하는 세계 선도대학으로서의 역량과 가능성을 대내·외적으로 인정받고 과시하는 계기를 마련한 것으로 평가된다.
KAIST 발전모델의 제3 세계 확산은 지난 3월 발표한 ‘KAIST 비전 2031’의 5대 혁신분야 중 하나인 ‘국제화 혁신’과도 맞닿아 있다. KAIST는 케냐 정부와의 이번 계약체결이 KAIST의 자체 교육과 연구프로그램을 전파하고 지원하는 선례(善例)이자, 국내 교육의 국제적 위상을 높이는 선례(先例)가 될 것으로 큰 의미를 부여하고 있다.
신성철 총장은 “대외 원조사업을 통해 설립된 지 반세기 만에 세계적 수준의 글로벌 선도대학으로 도약한 KAIST의 성공적인 발전모델을 개도국에 전수하게 됐다는 것만으로도 큰 의의가 있다”고 강조했다.
신 총장은 또 “케냐 과학기술원이 첨단 과학기술을 선도하는 대학으로 성장할 수 있도록 충실한 지원을 통해 과학기술 기반 ODA사업의 모범적인 성공 사례를 창출하고 케냐의 근대화에 KAIST가 기여함으로써 아프리카에서 대한민국 첨단 지식산업의 지경(地境)을 넓혀나갈 것”이라고 말했다.
2018.12.03
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KAIST 인벤션 어워드 개최
우리 대학이 11월 22일 KI 빌딩 매트릭스 홀에서 ‘2018 KAIST 인벤션 어워드’를 개최했다.
2회째를 맞는 ‘KAIST 인벤션 어워드’는 KAIST 학생들의 발명 및 특허에 대한 관심을 높이고, 우수 발명에 대한 특허 출원 및 등록을 지원하기 위해 산학협력단의 기술사업화센터 주관하는 행사다.
올해 행사는 ‘자유발명 부문’과 ‘직무발명 부문’ 등 2개 분야로 나누어 진행했으며, 서류 및 발표 심사를 거쳐 부문별 최종 수상자 3팀을 선정했다.
‘자유발명부문’ 대상은 ‘휴대용 개인 전자기기의 카메라를 이용한 사용자 초점 일치형 증강현실 구현 장치’ 발명을 제안한 최종윤 학생(문화기술대학원, 석사과정)에게 돌아갔다.
<자유발명 부문 대상 문화기술대학원 석사과정 최종윤 학생>
금상은 ‘아이들의 식습관 개선을 위해 상호작용하는 사운드 스푼’ 아이디어를 제안한 윤소정 학생(산업디자인학과, 학사과정)과 ‘기타 학습을 위한 운지 증강 시스템’아이디어를 제안한 도승원 학생(문화기술대학원, 석사과정)이 공동 수상했다.
또한, ‘직무발명부문’에서는 ‘고정확도 Iot 나노섬유 가스센서’로 우수한 기술이전 성과를 거둔 신소재공학과 김일두 교수 연구실이 대상을 차지했다.
‘차세대 고속 인터페이스’와 관련해 우수한 기술 이전 실적을 낸 전기및전자공학부 배현민 교수 연구실이 금상을, ‘저가의 2차원 레이저 스캐너를 이용한 계층적 그래프 구조기반의 3차원 고정밀 맵 제작 방법’으로 기술이전 성과를 거둔 건설및환경공학과 명현 교수 연구실이 우수상을 수상했다.
수상자에게는 대상 150만 원, 금상 150만 원, 우수상 50만 원의 상금이 수여되며, 기술사업화 센터는 ‘자유발명 부문’ 수상자들에게 특허 출원을 지원할 예정이다.
박희경 연구부총장은 격려사를 통해 “이번 KAIST 인벤션 어워드가 학생들의 발명 의지를 일깨우고 특허의 중요성을 알릴 수 있는 좋은 기회가 되었을 것”이라며 “학생들의 좋은 아이디어가 사업화까지 연결될 수 있도록 학교도 적극적으로 지원할 것”이라고 말했다.
대회 심사위원장으로 참가한 전상용 교수(생명과학과)는 “전반적으로 매우 다양하고 참신한 아이디어들이 제안되었다”며 “향후 특허권 획득 및 사업화까지 이어졌으면 좋겠다”고 소감을 밝혔다.
기술사업화센터는 앞으로 매년 인벤션 어워드를 개최해 발명에 대한 학생들의 관심을 이끌어내고 우수 발명에 대한 사업화를 지원할 계획이다.
2018.12.03
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과기특성화대학 베트남 연합 동문회 하노이에서 열려
우리대학은 과학기술연합대학원대학교(UST), 광주과학술원(GIST), KIST(한국과학기술연구원와 함께 베트남 연합 동문회를 지난 24일 하노이에서 개최하였다. 이번 연합 동문회에는, 한국의 과기특성화대학과 연구기관에서 학위를 받았거나, 연구활동을 한 베트남 동문 100 여명이 참석하였다.
이번 동문회는 베트남 출신 동문들의 네트워크를 활성화하고, 모교 및 한국과 지속적인 교류를 통하여 한-베트남간의 과학기술 활성화에 크게 기여하고자 마련되었다. 우리대학 생명과학과 석박사 출신인 흐엉 민 으우엔 (베트남 바이오기술연구소 연구원)씨가 이번 연합동문회 행사에서 베트남 동문의 전체 대표로 선정되었다. 이날 행사에는 으우엔 박사를 비롯한 22명의 KAIST 석박사들이 참석했다.
김수현 대외 부총장은 환영사에서, “베트남은 아세안국가의 중심이자, 한국의 중요한 파트너이다. 또한, KAIST 외국인 전체 졸업생 약 1900 명중 베트남 동문은 260여명으로 전체 해외 동문을 제일 많이 배출한 국가이다. KAIST 졸업생들이 모국인 베트남에서 뿐 아니라, 싱가폴을 비롯한 다른 나라에서 맹활약하고 있는 모습을 확인하게 되어 매우 기쁘다.”고 말했다.
김 부총장은 이어 동문들에게, “무한한 성장잠재력을 가지고 있는 베트남 국가 발전에 초석이 될 수 있도록, 과학기술분야에서 매진하기를 당부한다.”고 말했다.
으우엔 박사 역시, "연합 동문회가 한국과의 체계적인 협력 채널이 될것"이라고 기대했다. 이번 동문 행사의 성공에 힘입어, 동문회 주최측은 “과기특성화대학 연합 동문회를 정례화하여, 해외 동문들과의 지속적인 교류와, 새로운 협력의 장을 마련할 수 있게 되기를 희망한다”고 말했다
2018.11.28
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전상용, 이대엽, 임성갑 교수, 암 줄기세포 제작 원천기술 개발
우리 대학 생명과학과 전상용, 이대엽 교수와 생명화학공학과 임성갑 교수 공동 연구팀이 특수 고분자박막을 이용해 3차원 암 줄기세포 스페로이드(spheroids)를 손쉽게 제작할 수 있는 세포배양 플랫폼을 개발했다.
연구팀은 ‘개시제를 이용한 화학 기상 증착법’을 이용한 고분자 박막을 형성해 암 줄기세포를 제작하는 데 성공했다. 이번 연구를 통해 암 줄기세포 기초 연구 및 약물 개발 플랫폼의 원천 기술을 제공할 수 있을 것으로 기대된다.
최민석, 최윤정 박사, 유승정 박사과정이 공동 1 저자로 참여한 이번 연구는 미국 암학회(AACR) 대표 국제학술지인‘암 연구(Cancer Research)’ 10월 24일자 온라인 판에 게재됐다.(논문명 : Polymer thin film-induced tumor spheroids acquire cancer stem cell-like properties)
암 줄기세포는 항암제에 대한 내재적 저항성을 가져 암의 전이와 재발에 깊이 관여하고 있다. 그러나 종양 안에 극히 일부 존재하기 때문에 지금까지는 다양한 암 줄기세포의 대량 확보가 어려워 암 연구 및 약물 개발에 제약이 있었다. 생체 내에서 암은 3차원 조직 덩어리 형태로 존재하므로 암 줄기세포를 스페로이드 형태로 배양하는 연구가 필요하다.
연구팀은 ‘개시제를 이용한 화학 기상 증착법(iCVD : initiated chemical vapor deposition)’을 이용해 세포배양 기판 위에 특정 고분자 (pV4D4)박막을 형성했다.
그 위에 다양한 암세포를 배양한 결과 암세포들이 고분자박막 표면으로부터 자극을 받아 서로 뭉치면서 3차원 스페로이드 형태를 만들었고, 이와 동시에 항암제에 대한 저항성을 가진 종양 암 줄기세포로 변화하는 것을 확인했다.
연구팀은 이러한 ‘표면자극 유도 암 줄기세포(Surface stimuli-induced cancer stem cell-like cell)’를 고효율로 손쉽게 대량 배양하는 데 성공했다.
연구팀은 이번 연구에서 특정 고분자 박막에서 배양된 표면 자극 유도 암 줄기세포 스페로이드가 약 24시간 안에 형성되며 분석결과 암 줄기세포 관련 유전자의 양이 배양시간에 따라 증가함을 발견했다.
연구팀이 개발한 플랫폼을 통해 형성된 암 줄기세포 스페로이드는 실제 항암제를 처리했을 때 뛰어난 약물저항성을 지니고 있음을 확인했다. 또한 종양 동물모델에서 비교그룹에서는 보이지 않았던 다른 장기로 암이 전이되는 것을 확인했다.
연구팀은 전체염기서열분석(Whole-genome sequencing)을 통해 표면 자극 유도 암 줄기세포와 실제 암 환자 암 줄기세포와의 유사성을 확인했다.
전상용 교수는 “이미 시판되고 있는 다양한 종류의 암 세포주들 뿐만 아니라 환자에서 유래한 생체 내 환경과 유사한 3차원 스페로이드 형태로 양질의 암 줄기세포를 고효율로 손쉽게 대량 배양할 수 있는 원천 기술을 개발했다”라며 “향후 암 줄기세포 기초 연구 및 약물 개발의 패러다임을 바꿀 수 있을 것으로 기대한다”라고 말했다.
또한 “나아가 암 줄기세포 제작용 플랫폼 소재에 대한 원천 기술 확보를 통해 거대한 암 관련 의료시장에서의 경제적인 부가가치 창출도 가능할 것으로 기대한다”라고 말했다.
이번 연구는 삼성전자 미래기술육성재단의 지원을 받아 수행됐다. 재단에서는 이 연구의 중요성을 높이 평가해 올해 9월부터 후속 과제 사업을 통해 3년 연장 지원을 결정했다.
□ 그림 설명
그림1. 3차원 암줄기세포 스페로이드 형성 모식도
그림2. 형성된 암줄기세포를 이용하여 약물 저항성 확인
2018.11.28
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최원석, 이병학 연구원, 2018 국가암호공모전 대상 수상
KAIST 전산학부 정보보호대학원 최원석 박사과정과 이병학 석사과정(지도교수 이주영)이 2018 국가암호공모전에서 ‘Indifferentiability of Truncated Random Permutations’ 논문으로 대상을 수상했다.
시상식은 미래암호워크숍의 부대 행사로 11월 15일 서울 라마다호텔에서 진행됐다.
2018 국가암호공모전은 국내 암호기술 발전을 위해 국가정보원의 후원으로 한국암호포럼과 한국정보보호학회, 국가보안기술연구소에 의해 개최됐다. 총상금은 대상 1천만 원을 포함해 총 5천만 원 규모이다.
암호공모전은 암호 논문 분야, 암호 문제풀이 분야, 암호 활용 아이디어 분야로 나뉘어 진행되고 이 중 대상은 전체 분야를 통틀어 오직 암호 논문 분야에서 한 편이 선정됐다.
대상 외에도 암호 논문 분야에서 김성광 박사과정(지도교수 이주영)이 장려상을 수상했고 김성광, 최원석 박사과정, 이영민 석사과정이 특별상을 수상했다. 그 밖에도 정보보호대학원 해킹 동아리 GoN의 학부생들로 이루어진 두 팀(지도교수 차상길)이 문제 풀이 분야에서 각각 최우수상과 장려상을 수상했다. 국가암호기술 전문인력 양성과정 시상식에서는 전산학부 이지은 박사과정이 최우수상, 이병학 석사과정생이 우수상을 수상했다.
이병학 학생은 2017 암호공모전에서도 ‘Tweakable Block Ciphers Secure Beyond the Birthday Bound in the Ideal Cipher Model’ 논문으로 최우수상을 수상한 바 있다.
2018.11.22
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김일두 교수, 에이씨에스 나노(ACS Nano) 紙 부편집장 선임
〈 김일두 교수 〉
우리 대학 신소재공학과 김일두 교수가 나노과학분야 권위 학술지인 ‘에이씨에스 나노(ACS Nano)’ 지 부편집장으로 선임됐다.
김 교수는 부편집장 임무를 통해 투고 논문의 심사 여부를 판단하고 심사하기로 결정된 논문의 심사자(reviewer) 선정 및 게재 승인 여부를 결정하게 된다.
KI 첨단나노센서 연구센터장을 맡고 있는 김 교수는 2018년 43편 (평균 Impact Factor: 8.8)의 SCI 논문 발표를 포함해 지금까지 242편 이상의 논문을 전문 학술지에 발표했고, 200여 편에 달하는 특허 출원 등 탁월한 연구 성과를 낸 업적을 인정받았다.
김 교수는 2018년도 송곡과학기술상을 수상을 비롯해 2018 국가연구개발 우수성과 100선에서 ‘자기조립 유기체 복합촉매 커플링 기반 초고감도 가스센서 플랫폼소재 개발’로 과학기술정보통신부 최우수 과제로 선정된 바 있다. 김 교수는 현재 세라믹 분야의 학술지인 저널오브 일렉트로세라믹스(Journal of Electroceramics) 의 부편집장 (Deputy Editor)도 맡고 있다.
김 교수는 “2017년도 13.709의 피인용지수와 134,596회에 달하는 인용횟수를 갖는 세계적인 권위 학술지 ACS Nano의 부편집장으로 선임돼 영광이다”라며 “나노센서 및 에너지 분야에 투고된 논문들에 대한 에디터 활동을 통해 우리 대학의 위상을 높이고, 연구실에서 주력으로 연구하는 나노섬유 응용 기술의 다변화 및 실용화 기여를 통해 과학발전에 기여하겠다”라고 말했다.
2018.11.21
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한순규 교수, 마약중독치료제 및 항암제 후보물질 합성 기술 개발
〈 왼쪽부터 임형근 연구원, 한순규 교수, 성시광 연구원 〉
우리 대학 화학과 한순규 교수 연구팀이 마약중독 치료제, 항암제 후보물질로 쓰일 수 있는 천연물을 인공적으로 합성하는 데 성공했다.
연구팀은 시중에서 구할 수 있는 카타란틴(catharanthine)을 원료로 해 산화와 재배열을 통해 7종의 이보가 및 포스트이보가 천연물을 합성해냈다. 이번 연구결과는 마약중독 치료제, 항암제 후보물질 생산의 원천기술이 될 것으로 기대된다.
성시광, 임형근 석박사통합과정이 공동 1 저자로 참여한 연구는 화학 분야 국제 학술지이자 셀(Cell) 자매지인 ‘켐(Chem)’ 11월 15일 자에 게재됐다. (논문명 : Biosynthetically Inspired Transformation of Iboga to Monomeric Post-Iboga Alkaloids, 생합성 가설에 기반한 이보가 알칼로이드의 단위체 포스트이보가 알칼로이드로의 변환)
이보가 알칼로이드가 학계의 관심을 끈 이유는 이들의 천연물군이 마약중독 치료제로써 가능성을 보였기 때문이다. 또한 이보가 알칼로이드가 생 합성적으로 변형된 천연물 중 빈블라스틴(vinblastine)은 현재 항암제로 쓰이고 있다. 최근에는 이보가 알칼로이드로부터 자연적으로 파생된 다양한 형태의 천연물군이 대거 발견되며 학계와 산업계의 관심도 커지고 있다.
천연물 전합성(全合成)은 간단한 시작물질로부터 다단계의 화학반응을 통해 원하는 천연물을 합성하는 학문 분야이다. 그러나 이 다단계 화학반응을 거치는 과정에서 합성효율이 낮아지는 한계가 있다.
한 교수 연구팀은 이보가 알칼로이드 천연물인 카타란틴이 미 식품의약국(FDA) 승인 항암제인 나벨빈(Navelbine®)의 공업원료로 쓰여 시중에서 쉽게 구할 수 있다는 점에 착안했다. 산화와 재배열을 통해 카타란틴의 구조를 변형시켜 고부가가치의 포스트이보가 천연물을 효율적으로 합성했다.
연구팀은 이번 연구에서 이보가 알칼로이드에서 자연적으로 파생되면서 분자적 재배열을 이룬 천연물군을 ‘포스트이보가’ 알칼로이드라고 이름 지었다. 그리고 다양한 효소의 작용을 통해 식물 내에서 이뤄지는 이보가 골격의 분자적 재배열을 화학적으로 구현하는 데 성공했다.
한 교수팀이 합성에 성공한 포스트이보가 알칼로이드는 타버틴진(tabertinggine), 보아틴진(voatinggine), 디피닌(dippinine) B로 이 중 보아틴진과 디피닌 B는 최초의 합성이다.
특히 디피닌 천연물군은 30년 이상 학계의 관심을 받아왔음에도 정복하지 못한 난공불락의 천연물로 여겨졌는데 한 교수 연구팀이 이번에 최초로 합성에 성공했다.
한 교수는 “이번 연구는 포스트이보가 알칼로이드 합성에 새로운 패러다임을 부여한 연구이다”며 “본 연구를 통해 다양한 항암제 및 마약중독 치료제 후보물질을 합성할 수 있는 원천기술을 확보했다는 데 의의가 있다”라고 말했다.
이번 연구는 한국연구재단의 이공분야 기초연구사업 중견연구자지원사업의 지원을 통해 수행됐다.
□ 그림 설명
그림1. 포스트이보가 알칼로이드의 합성전략 모식도
그림2. 디피닌 B의 합성 경로
2018.11.15
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이봉재, 이승섭 교수, 금속-유전체 간 근접장 복사열전달량 제어 기술 개발
〈 왼쪽 위부터 시계방향으로 이승섭 교수, 이봉재 교수, 임미경 박사, 송재만 박사과정 〉
우리 대학 기계공학과 이봉재 교수와 이승섭 교수 연구팀이 금속-유전체 다층구조 사이의 근접장 복사열전달량을 측정하고 제어하는 데 성공했다.
연구팀의 복사열전달 제어 기술은 차세대 반도체 패키징과 열광전지, 열관리 시스템 등에 적용 가능하고 폐열의 재사용을 통한 에너지 절감, 사물인터넷 센서의 지속적 전력 공급원 등에 응용 가능할 것으로 기대된다.
임미경 박사와 송재만 박사과정이 주도한 이번 연구는 국제 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)’ 10월 16일자 온라인 판에 게재됐다. (논문명 : Tailoring Near-Field Thermal Radiation between Metallo-Dielectric Multilayers using Coupled Surface Plasmon Polaritons, 표면 플라즈몬 폴라리톤 커플링을 이용한 금속-유전체 다층구조 사이의 근접장 복사열전달 제어)
두 물체 사이의 거리가 나노미터 단위일 때 물체 사이의 복사열전달은 거리가 가까워질수록 매우 크게 증가한다. 그 값은 복사열전달량의 이론적인 최댓값이라 여겨졌던 흑체 복사열전달량보다 1천 배에서 1만 배 이상 커질 수 있다. 이 현상을 근접장 복사열전달이라고 한다.
최근 나노기술의 발전으로 다양한 물질 사이의 근접장 복사열전달을 규명하는 연구가 활발히 진행되고 있다. 특히 나노구조에서 발생하는 표면 폴라리톤 커플링을 이용하면 두 물체 사이의 근접장 복사열전달량을 크게 향상시킬 수 있을 뿐 아니라 파장에 따른 복사열전달 제어가 가능해진다.
이런 이유로 박막, 다층나노구조, 나노와이어 등 나노구조를 도입한 근접장 복사열전달 적용 장치에 대한 이론 연구가 계속 진행되고 있다. 그러나 현재까지 대부분의 연구는 등방성(等方性) 물질 사이의 근접장 복사열전달만을 측정하는 데 초점이 맞춰졌다.
이봉재, 이승섭 교수 공동 연구팀은 커스텀 MEMS 장치 통합 플랫픔과 3축 위치 나노제어 시스템을 이용해 금속-유전체 다층나노구조 사이의 진공 거리에 따른 근접장 복사열전달량을 최초로 측정하는 데 성공했다.
금속-유전체 다층나노구조는 일정한 두께를 갖는 금속과 유전체가 반복적으로 쌓인 구조를 말한다. 금속-유전체 단일 층 쌍을 단위 셀이라 부르며 단위 셀에서 금속 층이 차지하는 두께의 비율을 충전인자라 한다.
연구팀은 다층나노구조의 충전인자와 단위 셀 개수의 변화에 따른 근접장 복사열전달량 측정 결과를 통해 표면 플라즈몬 폴라리톤 커플링으로 근접장 복사열전달량을 크게 향상시켰으며, 나아가 열전달의 파장별 제어가 가능함을 증명했다.
연구를 주도한 이봉재 교수는 “그동안 실험적으로 규명된 등방성 물질은 근접장 복사열전달의 파장별 제어에 한계가 있었다”며 “이번에 밝혀낸 다층나노구조를 사용한 근접장 복사열전달 제어 기술은 열광전지, 다이오드, 복사냉각 등 다양한 근접장 복사열전달 적용 장치 개발에 첫걸음이 될 것으로 기대된다”고 말했다.
이번 연구는 한국연구재단 중견연구자사업의 지원을 받아 수행됐다.
□ 그림 설명
그림1. 근접장 복사열전달 측정 3차원 개념도와 개발한 장치
그림2. 금속-유전체 다층나노구조의 충전 인자에 따른 복사 열전달량 분석 결과
2018.11.14
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조광현 교수, 뇌파 생성, 변조 담당하는 신경회로 원리 규명
〈 조광현 교수 연구팀 〉
우리 대학 바이오및뇌공학과 조광현 교수 연구팀이 뇌파의 생성 및 변조를 담당하는 핵심 신경회로를 규명하는 데 성공했다.
이를 통해 뇌의 동작원리를 밝힐 뿐 아니라 향후 여러 뇌질환 환자에게서 발생하는 비정상적 뇌파활동을 신경세포 네트워크 수준에서 규명하는 데 활용 가능할 것으로 기대된다. 이번 연구는 4차 산업혁명의 핵심기술로 주목받는 IT와 BT의 융합연구인 시스템생물학 연구로 규명했다는 의미를 갖는다.
이병욱 박사과정, 신동관 박사, 스티븐 그로스 박사가 함께 참여한 이번 연구는 국제 학술지 ‘셀 리포트(Cell Reports)’ 11월 6일자 온라인 판에 게재됐다.
뇌의 다양한 기능은 신경세포(뉴런) 사이의 복잡한 상호작용을 통해 이뤄진다. 특히 뉴런들의 동시다발적인 발화에 의해 형성되는 뇌파는 뇌의 활동 상태를 측정하는 가장 중요한 지표이며, 특정 기능을 수행하기 위해 영역 간 선택적 통신의 매개체 역할을 하는 것으로 알려져 있다.
또한 뇌파의 비정상적인 생성 및 변조 현상은 다양한 뇌질환과 밀접한 관계를 갖는 것으로 밝혀지고 있다. 이에 따라 전 세계 신경생물학 연구자들은 뇌파의 생성 및 변조 원리를 파악하기 위해 노력해 왔다.
그러나 뇌파의 생성 및 변조는 수많은 뉴런 사이의 복잡한 상호작용을 통해 발생하는 예측할 수 없는 창발적 특성(emergent property)을 갖기 때문에 기존의 신경 생물학 실험을 통해 그 원리를 규명하기에는 한계가 있었다.
조 교수 연구팀은 시스템생물학 기반의 연구방법을 통해 뇌파의 생성 및 변조 원리를 분석했다. 연구팀은 여러 뇌 영역 중 특히 감각 피질(sensory cortex)에 주목했다. 감각 피질은 외부 감각 정보를 처리하고 통합, 조절하는 핵심 영역으로 여러 주파수 대역의 뇌파와 변조를 관측할 수 있다.
연구팀은 최근 커넥토믹스 (connectomics) 연구를 통해 밝혀진 쥐의 감각피질 내 뉴런의 종류 및 뉴런 간 연결성 정보를 이용해 감각피질을 구성하는 뉴런들과 이들을 연결하는 시냅스를 수학 모델을 통해 표현하고 이로부터 신경회로를 구축해 뇌파의 생성 및 변조 과정을 분석했다.
연구팀은 대규모 컴퓨터 시뮬레이션 분석을 통해 흥분성 뉴런과 억제성 뉴런으로 구성된 양성피드백과 음성피드백의 중첩된 구조(interlinked positive and negative feedback)가 뇌파의 생성 및 주파수 변조 현상의 핵심회로임을 최초로 규명했다.
특히 연구팀은 기존의 전기생리학 실험을 통해 측정된 뉴런 간 시냅스의 특정 연결강도가 신경회로의 뇌파 생성 및 변조 기능을 극대화시킬 수 있는 최적의 조합임을 밝혀냈다.
이번에 개발한 수학모형을 활용하면 전통적 생물학 실험을 통해 파악이 어려웠던 뉴런들 간의 다양한 상호작용을 이해하고 신경회로의 복잡한 설계원리를 파악할 수 있을 것으로 기대된다.
또한 여러 뇌질환 환자의 뇌에서 관측되는 비정상적인 뇌파 활동을 신경네트워크 차원에서 분석하고 규명할 수 있을 것으로 예상된다.
시스템생물학 접근을 통한 신경회로의 구조 및 기능 분석은 인공지능의 발전에도 기여할 것으로 기대된다. 두뇌 신경회로의 작동원리에 대한 이해를 높인다면 컴퓨터 과학자들이 이를 이용해 새로운 인공지능 기술을 개발할 수 있다. 자폐증이나 집중력 조절장애 등과 관련된 신경회로 규명, 두뇌 치료 기술 개발 등의 원천 의료기술 개발에도 혁신으로 이어질 수 있다.
조 교수는 “지금껏 뇌파의 생성 및 변조를 담당하는 핵심 신경회로가 밝혀진 바가 없었다”며 “이번 연구에서는 최근 커넥토믹스 (connectomcis) 연구를 통해 점차 밝혀지고 있는 뉴런간의 복잡한 연결성에 숨겨진 설계원리를 시스템생물학 연구를 통해 찾아냄으로써 뇌의 동작원리를 파악할 수 있는 새로운 가능성을 제시했다”고 말했다.
이번 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단의 중견연구자지원사업과 바이오의료기술개발사업, 그리고 삼성전자 미래기술육성센터의 지원을 받아 수행됐다.
□ 그림 설명
그림1. 뉴런 간 연결 강도에 내제된 기능적 설계원리 파악
그림2. 뇌파의 생성 및 변조를 담당하는 핵심 신경회로
2018.11.14
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