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기계공학과 김성용 교수, 해양 디지털트윈 위원으로 선출
우리 대학 기계공학과 김성용 교수가 전 세계 해양 디지털 트윈(Digital Twins of the Ocean; 이하 DITTO)의 운영 위원회(Steering Committee)에 한국 해양학자로서 유일하게 선출됐다. 김성용 교수는 해양 물리 관측 분야의 전문가로 전 세계 해양 디지털 트윈을 운영하고 결정하는 권한을 가진다. 임기는 2024년 3월부터 시작됐고 3년이다.
본 해양 디지털 트윈은 ‘지속가능한 발전을 위한 유엔 해양과학 10개년 계획'(United Nations Decade of Ocean Science for Sustainable Development, 이하 유엔 해양과학 10개년)의 주요 프로젝트 중 하나로서, 유엔은 2021년부터 2030년까지 전 세계가 바다에 대한 이해를 넓히고 기후 변동과 같이 인류가 직면한 위기에 대응할 수 있도록 해양과학에 기반한 실질적인 해결책을 모색하기 위한 국제 이니셔티브(주도권)를 운영하고 있다.
해양 디지털 트윈은 해양 분야 다양한 시나리오별 4차원 시공간의 해양 프로세스를 관측자료, 수치모델, 관측자료와 수치모델의 융합(자료동화, Data Assimilation)을 이용하여 연산자원을 통해 실제 해양을 구현하고 이를 과학, 공학 및 정책에 반영할 수 있도록 하는 연구 분야다. 해양 디지털 트윈은 6개의 세부 분야인 해양관측 및 자료, 자료의 분석과 예측 엔진, 자료의 상호 운영, 상호작용 및 가시화, 아키텍처, 디자인 및 구현, 교육 및 능력배양으로 전문가 그룹을 구성해 운영하고 있다.
디지털 트윈 운영 위원회는 과학적, 기술적 통찰력을 제공하고, 감독하며, 산하 전문가그룹을 결정한다. 또한, 운영 위원회는 실행 파트너 네트워크, 유엔 해양과학 10개년 계획 조정 부서, 해양 예측 10년 협력 센터(DCC), 기타 관련 Ocean Decade(해양 10년) 프로그램, DITTO 관련 프로젝트, 지역과 국가 및 커뮤니티 기반 디지털 해양 자매결연 활동을 수행한다.
김 교수는 "전 세계 해양 디지털 트윈 국제학회 운영 위원회 위원으로 선정돼 해양 커뮤니티를 도울 수 있어 감사하고, 인류가 직면한 위기와 문제에 대응할 수 있도록 해양과학의 실질적인 해결책을 모색할 수 있을 것으로 기대가 크다ˮ고 소감을 전했다.
본 프로그램 위원회 활동은 한국연구재단 중견연구자 지원과제, 해양경찰청/해양수산과학기술진흥원의 AI 기반 해양 수색구조 의사결정 지원 시스템 연구과제 및 해양수산부의 지원을 받을 예정이다.
2024.03.22
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′인구 위기를 과학기술로 극복′ 아이디어 찾습니다
우리 대학이 국가적 당면 과제인 인구 위기를 과학기술 아이디어로 해결하기 위한 대국민 아이디어 공모전을 개최한다. 2022년에 이어 두 번째로 열리는 'KAIST Crazy Day 아이디어 공모전'은 우리 대학과 국민이 함께 획기적인 역발상 아이디어를 찾아 공유하는 행사다.
파격적(Crazy)이고 창의적인(Creative) 사고, 실패를 두려워하지 않는 도전적 자세(Challenging), 타인을 향한 배려(Caring) 등 ‘4C’로 상징되는 KAIST 고유의 정신을 바탕으로 우리 사회가 직면한 위기와 도전 과제에 능동적으로 대처하는 문화를 확산하기 위해 마련됐다. 오는 18일부터 다음 달 12일까지 제안서를 접수하는 이번 공모전은 '인구 위기 극복을 위한 과학기술의 활용 아이디어'를 발굴한다. 특히, 초저출산, 초고령화, 인구감소, 경제성장률 위축, 지방소멸, 병역자원 부족 등 우리 사회가 직면한 인구 전환기에 대응하는 아이디어를 토대로 문제를 해결하기 위한 논의의 장을 마련하는 것이 목표다. 과학기술을 접목해 인구 위기를 극복할 수 있는 독창적이고도 색다른 아이디어가 있는 사람이라면 개인 또는 3인 이하의 팀을 이뤄 누구나 참여할 수 있다. 우리 대학 홈페이지(☞알림사항 바로가기 클릭) 또는 KAIST 국가미래전략기술 정책연구소 홈페이지(☞바로가기 클릭)를 통해 1인(팀)당 1건의 아이디어를 접수 기간 내에 제안하면 된다. 접수된 제안서는 아이디어의 구현 가능성, 사회‧윤리적 효과, Crazy Day 정신(4C) 부합성, 혁신성, 대중성, 상징성 등을 기준으로 내·외부위원으로 구성된 심사단의 평가를 거친다. 선발된 상위 5개 팀은 오는 6월 우리 대학 대전 본원에서 열리는 공개 발표 심사에 참여해 최종 수상작을 가리게 된다. 대상 1팀에는 500만 원, 최우수상 1팀 300만 원, 우수상 3팀에는 각 100만 원의 상금과 함께 KAIST 총장상이 수여된다. 이광형 총장은 "지난해 우리나라의 합계출산율은 0.72명으로 2025년 초고령사회로의 진입이 예상되며, 고령화의 속도도 세계에서 가장 빠르게 진행되는 만큼 인구문제에 국민 모두가 관심을 가지고 극복을 위한 지혜를 모아야 한다"라고 말했다. 이어, 이 총장은 "인류가 위기에 처할 때마다 과학기술은 돌파구를 만들어준 원동력이었다”라며, “이번 공모전을 통해 훌륭한 아이디어가 많이 제안되어 인구 위기 극복으로 이어지기를 바란다"라고 밝혔다.
2024.03.15
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과학 혁신을 다짐하며 국립대전현충원 참배
우리 학교는 11일 오전, 2024년도 새 학기를 맞아 주요 보직자 및 학생 대표들과 함께 국립대전현충원을 방문해 국가사회공헌자 묘역을 참배했다.
이날 참배에는 이광형 총장과 이은우 감사를 비롯하여 부총장, 단과대학장, 처장, 학과장과 학부, 대학원 총학생회 학생 대표 등 약 40명이 참여했다.
이들은 현충탑에서 헌화, 분향을 마친 후 국가사회공헌자 묘역을 찾아 과학기술계에 혁혁한 공을 세운 최형섭 전 과학기술처 장관, 최순달 KAIST 명예교수, 한필순 전 한국원자력연구소장의 묘역을 찾아 경의와 애도의 마음을 표했다.
금일 행사는 대한민국과 과학기술 발전을 위해 헌신한 순국선열을 기리고, 그 정신을 본받고자 하는 취지로 2023년에 이어 올해 두 번째로 개최됐다.
행사에 앞서 우리 대학 이광형 총장은“지난 50여 년간 KAIST를 굳건하게 지탱해 온 것은 과학기술로 국가 경제에 기여하겠다는 설립 이념과 국민의 지지였다. 앞으로도 구성원 모두가 국가와 국민에 빚을 지고 있다는 생각으로 더 노력해야겠다는 마음이다.”라고 말했다.
이어 “오늘 참배를 통해 국가적 대의를 위해 뜻을 모아 헌신하신 순국선열과 과학기술 유공자의 삶을 다시 새기며, 우리 대학이 세계 최고의 과학기술혁신대학으로 거듭나 사회적 소임을 이어갈 수 있도록 마음가짐을 다지는 기회가 됐으면 한다.”라고 덧붙였다.
2024.03.11
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기계공학과 김정원 교수, 레이저 과학상 수상
기계공학과 김정원 교수가 지난 2월 15일 제35회 한국광학회 정기총회 및 2024 동계학술발표회에서 레이저과학상을 수상했다.
한국광학회는 최근 5년 이내 양자전자 분야에서 국내외 SCI 학술지에 우수한 논문을 발표하거나 레이저 과학기술 발전에 기여도가 큰 우수 연구자에게 레이저과학상을 수여하고 있다.
김정원 교수는 초고속 레이저 분야의 다양한 첨단기술을 개발해 레이저 과학 분야에서 우수한 학술 연구업적을 이룩하고, 이를 기반으로 독창적인 펨토초 레이저 응용 분야들을 창출해 레이저 과학의 지평을 넓힌 공로를 인정받아 수상했다.
2024.02.29
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세계적 소프라노 조수미·혹 탄 회장 KAIST서 명예박사 학위 수여
우리 대학이 16일 열린 학위수여식에서 세계적인 소프라노인 조수미 문화기술대학원 초빙석학교수와 혹 탄(Hock Tan) 브로드컴(Broadcom Inc) CEO 겸 회장에게 명예박사 학위를 수여했다.
명예과학기술학 박사 학위를 받는 조수미 교수는 2021년 KAIST 문화기술대학원 초빙석학교수로 임용된 후 '조수미 공연예술연구센터'를 설립해 인공지능 기반 음악 합주 기술을 활용한 무대 공연, 가창 합성 기술을 활용한 가상의 목소리 연구 등을 자문해 왔으며, 교내에서 개최된 기술 공연 시연에도 참여했다.
그뿐만 아니라, 우리 대학 전체 학생들을 대상으로 열린 특강 및 토크 콘서트에 참여해 그동안 세계무대에서 활동해온 경험을 공유하며, 학생들과 진솔한 대화를 나누기도 했다.우리 대학은 "문화가 선도하는 미래 과학기술의 방향성을 제시하는 한편, 디지털 시대를 선도하기 위한 과학기술 분야의 연구 스펙트럼을 넓히는 데 일조한 것은 물론, 새로운 학문적 도전으로 KAIST가 세계 초일류대학으로 성장하는 데 필요한 국제화 역량 증진에 크게 이바지한 공을 인정해 명예박사 학위를 수여한다"라고 밝혔다.
1986년 오페라 '리골레토'의 질다 역으로 데뷔한 조수미 교수는 헤르베르트 폰 카라얀(Herbert von Karajan), 게오르그 솔티Georg Solti), 주빈 메타(Zubin Mehta), 제임스 레바인(James Levine) 등의 세계 최상급 지휘자들과 무대를 함께했다. 40여 장의 정규 앨범을 발매했으며, 영화음악·가요·뮤지컬 등 목소리로 할 수 있는 모든 영역에서 빛나는 활동을 이어오고 있다.조수미 교수는 "이광형 KAIST 총장으로부터 세계무대에서 경험하고 느낀 바를 ‘음악과 나의 삶’이라는 주제로 KAIST 과학도들에게 전달해달라는 제안을 받았을 때, 내 안의 의문이 파문처럼 커졌다"라고 말했다. 이어, "무대에서 노래하는 것은 '표현'하는 것인데, 예술가의 내면을 펼쳐 보이는 것(expression)을 음향·조명·연출 등의 방법으로 청중이 가장 잘 느낄 수 있도록 보여주는(presentation) 종합 예술의 과정에서 저는 늘 과학기술과 문화예술이 공존하는 환경에서 노래해 왔다는 사실을 깨달았다"라고 전했다. "KAIST에 있는 동안 과학기술 인재들이 자신의 아이디어를 자유롭게 즐기며 탐색할 때야말로 통찰이 더 날카로워지고 창의력은 더 풍부해진다는 사실을 알 수 있었다"라고 전했다. 이어, "학위수여식에서 졸업생들과 함께 할 수 있어서 자랑스럽고 다시 한번 명예박사 학위 수여를 감사드린다"라고 덧붙였다.
혹 탄(Hock Tan) 회장은 명예 공학박사 학위를 받는다. 과학기술에 대한 깊은 이해를 기반으로 기업가정신을 발휘하여 큰 성공을 거둔 기업인으로 브로드컴을 반도체 및 소프트웨어 솔루션을 제공하는 세계적인 기술 기업으로 탈바꿈시켰다. 브로드컴은 컴퓨터 및 전기통신 네트워크에 적합한 반도체 산업의 발전과 기술 혁신을 이뤄냈으며, 전 인류 사회에 큰 영향을 미치고 있는 디지털 전환의 움직임을 끌어내는 데 큰 역할을 한 것으로 평가받고 있다. 탄 회장은 자신의 성공 비결을 '학위를 할 수 있도록 장학금을 지원해 준 대학의 배려'와 '그와 함께 일해온 훌륭한 팀원들'에서 찾으며, 사회에 환원하는 것을 자신의 가장 중요한 사명이라고 여기는 인물로 알려져 있다. 자폐증에 대한 효과적인 치료 및 원인 규명을 지원하기 위해 2017년부터 MIT와 하버드대에 여러 차례 거액을 기부했으며, 코로나19 팬데믹 기간에는 지역사회 의료기관과 비영리 단체에서 노동자들의 처우 개선을 위한 지원을 강화했다. 또한, 브로드컴 재단을 설립해 미국 내·외의 학생들을 위한 과학, 기술, 공학, 수학 (STEM) 교육프로그램을 후원해 오고 있다.
우리 대학은 "혹 탄 회장은 2006년부터 2013년까지 KAIST 총장자문위원회의(President’s Advisory Council) 해외위원을 역임하는 동안 KAIST의 융합연구와 국제화의 중요성을 강조하는 한편, 세계에서 경험한 다양한 혁신을 기반으로 정책 자문을 이어가 KAIST가 세계적인 대학으로 발돋움하는 데 기여한 공로를 인정해 명예박사 학위를 수여한다"라고 밝혔다.
혹 탄 회장은 "KAIST는 한국이 세계적인 경제 강국으로 발돋움하는 데 핵심적인 역할을 해왔고 지금도 여전히 기술 혁신의 원천"이라고 강조하고, "과학, 공학, 연구 분야에서 탁월한 업적을 남긴 KAIST로부터 인정받게 되어 큰 영광"이라고 전했다.
이광형 총장은 "조수미 교수는 과학기술을 활용한 공연예술의 미래상을 탐색해 KAIST의 외연을 넓히고 창의적 역량을 증진하는 데 일조하고, 혹 탄 회장은 기업 경영을 통해 디지털 혁신에 기여하고, 여러 사회 공헌 활동으로 보여준 헌신과 노력이 KAIST 구성원들에게 많은 본보기가 되었다"라고 소개했다. 이어, "그동안 도전과 혁신의 가치를 몸소 실천하며 많은 이들의 귀감이 되어온 두 분을 KAIST의 가족으로 모시게 되어 매우 기쁘게 생각하며, 모든 구성원을 대표하여 진심으로 축하드린다"라고 전했다.
2024.02.16
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4개 연구실, ′안전관리 우수연구실′ 인증 취득
우리 대학 4개 연구실이 과학기술정보통신부가 주관하는 우리 대학 4개 연구실이 과학기술정보통신부가 주관하는 ′2023 안전관리 우수연구실 인증′을 취득했다.
정부가 2013년 도입한 '안전관리 우수연구실 인증제'는 대학이나 연구기관 등에 설치된 과학기술 분야 연구실이 자율적으로 안전관리 역량을 강화할 수 있도록 마련한 제도다. 안전관리 표준모델을 발굴하고 확산을 목표로 안전관리 활동이 우수한 연구실에 전문가의 심사를 통한 인증을 부여하고 있다.이번에 신규 인증을 취득한 연구실은 ①고분자 에너지 전자 연구실(김범준 교수, 생명화학공학과), ②고등 광 재료 및 소자 연구실(신종화 교수, 신소재공학과), ③지속가능촉매연구실(박윤수 교수, 화학과), ④무기합성 연구실(백윤정 교수, 화학과) 등 총 4개다.
해당 연구실들은 ▴연구실 안전 환경 시스템 분야(30점) ▴연구실 안전 환경 활동 수준 분야(50점), ▴연구실 안전관리 관계자 안전의식 분야(20점) 등 세 가지로 구분된 심사 항목에서 각 분야 배점의 80% 이상을 득점하고 80점 이상의 총점을 얻었다. 또한, 안전관리 우수연구실 인증제 운영에 관한 규정에 명시된 필수 이행항목 4종에 대한 평가를 동시에 충족해 우수 연구실로 선정됐다.
이광형 총장은 "최근 중대재해 처벌 등에 관한 법률이 시행되어 공공기관의 사회적 책임에 부응하기 위해 KAIST는 안전보건경영시스템 'ISO45001' 인증을 취득하는 등 연구실 안전관리에 많은 관심을 가지고 있다"라고 전했다. 이어 이 총장은, "KAIST의 우수한 연구자들이 안전하게 연구할 수 있도록 안전관리 우수연구실 인증을 향후 확대하여 시행하는 등 안전관리에 만전을 기하겠다"고 강조했다.13일 오후 3시에 열린 인증서 수여식에는 이동만 교학부총장, 양재영 행정처장 등 보직자들과 해당 연구실 관계자들이 참여했다.
2024.02.15
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2월 과학기술인상에 김정 기계공학과 교수
과학기술정보통신부와 한국연구재단은 이달의 과학기술인상 2월 수상자로 우리 대학 기계공학과 김정 교수를 선정했다고 1월 31일 밝혔다.
김 교수는 인간 촉각과 감각 전달 원리를 모방해 인간처럼 촉각을 느낄 수 있고 상처 치유도 가능한 대면적 로봇 피부를 개발한 공로를 인정받았다.
최근 인간과 같은 공간에서 쓰이는 산업용 로봇, 의료용 로봇 등이 확대되면서 외부 접촉을 느끼고 충돌 중 충격을 흡수해 인간과 로봇 모두를 보호하는 로봇 피부의 중요성이 커지고 있다.
하지만 인간 피부와 같은 기능을 가지기는 어려워, 대면적 로봇 피부 개발은 발전이 매우 더뎠다.
김 교수팀은 인간 피부의 다층 구조와 촉각을 느끼는 원리를 모사해 하이드로젤과 실리콘 엘라스토머(탄성 플라스틱)로 다층 구조를 만들고 촉각 센서를 분산 배치한 로봇 피부를 개발했다.
이 피부는 촉각 신호를 인공지능(AI) 신경망으로 처리해 누르고, 쓰다듬거나 두드리기 등 촉각 자극 종류를 분류했다.
또 깊게 찢어지거나 베여도 촉각 감지 기능이 유지되고 상처 부위를 보수하면 기능도 다시 회복됐다.
연구 결과는 2022년 6월 국제학술지 '사이언스 로보틱스'에 실렸으며, 후속 연구도 로봇 분야 학술대회인 '국제전기전자공학회(IEEE) RA-L'에서 최우수 논문으로 선정됐다고 과기정통부는 전했다.
김 교수는 "인간과 로봇이 같은 공간에서 공존할 수 있는 필수 기술을 마련하고, 인간의 피부감각과 촉각 성능을 구현한 데 의의가 있다"며 "앞으로 인간형 로봇의 외피에 적용할 수 있는 로봇 피부 및 촉각 기술 개발에 더욱 노력을 기울이겠다"고 말했다.
2024.02.07
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초중생 질문왕 뽑는 ‘2024 질문다락방 캠프’ 개최
우리 대학이 전국의 초중생 질문왕들이 자유롭고 창의적인 질문의 장을 펼치는 '2024 KAIST 질문다락방 캠프'를 개최한다.
오는 20일부터 1박 2일간 문지캠퍼스 슈펙스홀에서 열리는 캠프에는 우리 대학이 운영 중인 '질문다락방' 플랫폼의 우수 참가자 50명이 초청됐다.
'질문다락방'은 우리 대학이 신문화전략 'QAIST'의 일환으로 2021년 개설한 온라인 질문 플랫폼이다. 과학영재교육연구원(원장 정현철)이 제시한 주제에 관해 학생들이 자유롭게 질문을 만들어 공유하면, 우리 대학 교수진이 우수 질문을 선정해 함께 논의하는 방식으로 운영하고 있다.이번 캠프에서는 '질문다락방'에서 우수한 활동을 벌인 참가자들이 다양한 연구 질문을 만들고, 질문을 해결하기 위한 계획을 세울 수 있는 프로그램들이 진행된다. 첫날에는 최근 한국인 최초로 독일 막스플랑크연구소 연구단장에 선임된 차미영 전산학부 교수가 '인공지능(AI)으로 해결하는 사회문제'를 주제로 특강을 한다. 직접 진행한 연구를 바탕으로 사회문제에서 발견한 질문들을 인공지능 기술로 해결한 사례들을 소개한다.
이의진 전산학부 교수는 학생들의 질문 역량 향상을 위해 '과학자의 질문'을 주제로 특강을 한다. 일상적인 호기심과 궁금증 속에서 과학적이고 논리적으로 밝혀낼 수 있는 연구 질문으로 발굴하고 이를 해결하는 과정을 공유한다.
그동안 '질문다락방'에 올라온 질문을 분석하는 시간도 마련된다. 과학영재교육연구원의 김범석 연구원은 '좋은 질문이란?'이라는 주제로 강연한다. 전국의 학생 참가자들이 남긴 52개 주제 약 3만 7천 건의 질문을 분석해 좋은 질문의 특성을 살펴보는 시간을 갖는다. 이 밖에도 우리 대학 재학생들로 이루어진 강사진이 참가자들과 팀을 이뤄 자유롭게 질문하기, 과학자처럼 질문하기, 연구계획 세우기 등에 참여해 학생들이 창의적이고 활발하게 질문 활동을 할 수 있도록 도울 예정이다. 마지막 날에는 캠프 기간에 우수한 질문 활동을 펼친 학생들을 선발하고 시상해 질문하는 습관을 꾸준히 이어가도록 독려할 계획이다. 정현철 KAIST 과학영재교육연구원장은 "생성형 인공지능이 발달할수록 인간의 질문하는 능력은 점점 더 중요해질 것"이라며, "학생들이 세상의 다양한 문제에 관심을 가지고 활발하게 질문하며 토론하는 이번 캠프 경험을 통해 질문하는 힘을 기를 수 있기를 기대한다"라고 전했다.
KAIST 질문 다락방 둘러보기 ☞ https://question.kaist.ac.kr/
2024.01.19
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과학영재교육연구원, 군인가족 자녀를 위한 과학캠프 실시
우리 대학이 이달 12일부터 2박 3일간 군인 가족을 위한 과학캠프를 개최했다. 대전 본원 창의학습관에서 진행된 이번 캠프에는 초등학생 5~6학년 90명, 중학생 1~2학년 60명 총 150명이 참가했다.
강민석 전산학부 교수는 과학 및 리더십 특강을 맡아 '컴퓨터 보안 연구의 중요성 및 즐거움에 대해'라는 주제로 컴퓨터 보안 연구 분야 및 현재 진행되고 있는 최신 연구를 소개하고 보안과 관련된 학생들의 궁금증 해결하는 시간을 가졌다. '아이언 핑거', '로봇과 함께하는 화성탐사' 등 과학 실습을 직접 해보며 창의력과 과학적 사고력을 기를 수 있는 창의적 설계 프로그램과 우리 대학 재학생들이 함께하는 토크 콘서트 형식의 이공계 진로 멘토링 등도 진행됐다. 교육 멘토로 참여한 고건(새내기과정학부) 학생은 "초등학교 5학년 때 이 군인 가족 과학캠프에 참여해 KAIST에 진학해야겠다는 꿈을 가졌고 결국엔 이뤘다"라고 경험담을 공유했다.
또한, 직업 특성상 전‧후방으로 거주지를 자주 옮기게 되는 군인 가족 학부모를 위한 교육 특강도 진행됐다. 류지영 영재정책센터장은 '디지털 대전환 시대, 이런 인재가 필요하다'를 주제로 인공지능의 발달로 대전환을 맞게 될 미래에 필요한 인재를 기르기 위한 학부모의 역할에 대해 강연했다. 군인가족 자녀를 위한 과학캠프는 우리 대학과 육군본부가 업무협약을 맺고 2010년부터 개최하고 있다. 육군본부가 주최하고 KAIST과학영재교육연구원(원장 정현철)이 주관하며, 사단법인 미래회(이사장 노소영)가 후원한다. 노소영 미래회 이사장은 "군인가족 자녀로 성장하며 어린 시절 전‧후방으로 잦은 전학을 다녔던 경험은 저 스스로를 적극적이고 주도적으로 행동하게 만들어준 원동력이 되었다"라고 전했다. 이광형 총장은 영상을 통해 "KAIST와 육군의 국방기술 교류가 활발히 진행되고 있는 가운데 KAIST가 군인가족 자녀를 위해 봉사할 뜻깊은 기회가 생겨 감사하다"라고 참가자들을 환대했다.
2024.01.18
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전자의 눈으로 본 분자의 놀라운 변신: 이온의 생성 순간과 탈바꿈의 비밀을 밝히다
우리 대학 화학과 이효철 교수(IBS 첨단반응동역학 연구단) 연구팀은 기체 상태 이온의 탄생과 변화 과정을 실시간으로 관찰하는 데 성공했다고 발표했다. 이 연구는 메가전자볼트 초고속 전자 회절 기법을 활용해 분자 이온이 형성되는 순간부터 이온 내 원자들의 위치 변화를 실시간으로 추적하는 데 최초로 성공한 것으로, 이온 화학 분야에서 중요한 돌파구를 마련했다.
이온은 실생활에서부터 우주 공간까지 도처에서 중요한 역할을 수행하고 있다. 소금이 나트륨 이온과 염화 이온으로 분해되어 물에 녹으면, 짠맛을 내고, 몸으로 흡수된 나트륨 이온과 염화 이온은 신경전달과 근육의 움직임을 조절하며, 태양에서는 기체상의 이온의 집합인 플라스마를 통해 핵융합 반응이 일어나 지구에 빛과 에너지를 전달한다. 일상에서 가장 흔하게 접하는 이온의 예는 리튬 이온 배터리인데, 스마트폰, 노트북, 전기 자동차 등에서 널리 사용되는 이 배터리는 리튬 이온이 양극과 음극 사이를 이동하면서 전기를 저장하고 방출하는 원리로 작동한다. 이처럼, 이온은 우리 생활 곳곳에서 중요한 역할을 하고 있으며, 이온의 변화 과정과 구조적 특성, 나아가 동역학을 이해하는 것은 과학과 기술 발전에 있어 매우 중요하다. 그러나 이러한 이온이 형성되는 순간과 이온의 분자 구조 및 형태 변환은 실험적 어려움으로 인해 충분히 탐구되지 못했다. 특히, 기체 상태에서 이온의 구조적 동역학을 포착하는 것은 더욱 도전적인 과제였다.
연구진은 이전에 분자결합이 끊어지는 순간(Science, 2005)과 화학결합을 통해 분자가 탄생하는 순간(Nature, 2015), 그리고 화학 반응의 시작부터 끝까지 전 과정의 분자 구조를 원자 수준에서 관측한 바 있으며(Nature, 2020), 이번에 세계 최초로 기체상 이온의 생성 순간과 구조변화를 실시간으로 관찰하는 데 성공했다. 연구팀은 1,3-다이브로모프로판(DBP)에서 유래한 양이온의 생성 및 구조적 변환을 면밀히 관찰했다. 실험 데이터 분석을 통해 이 분자의 양이온이 생성된 후 구조변화가 일어나지 않는 "구조적 암흑 상태”에 머무르는 현상을 발견하였다. 이 상태는 약 3.6 피코초(1 피코초는 1조 분의 1초) 동안 지속되었으며, 이후 양이온은 네 개의 원자로 이루어진 고리 구조를 가지며, 느슨하게 결합된 브롬 원자를 포함하는 특이한 중간체로 변환되었다. 최종적으로, 느슨하게 붙어 있던 이 브롬 원자는 분리되어 떨어져 나가고, 남은 부분은 세 개의 원자로 이루어진 고리 구조를 가진 브로모늄 이온을 형성했다. 이온은 높은 반응성을 보이기 때문에 오랜 시간 존재하기 힘들고, 선택적인 생성이 힘들기 때문에 이온이 보이는 구조변화를 실시간으로 관측하는 것은 그 중요성만큼이나 힘든 일이었다. 이번 연구는 기존의 한계를 극복하고, 양이온의 생성부터 구조적 변환 과정 모두를 밝혀냄으로써 이온 화학종의 연구에 있어 중요한 돌파구를 마련한 중요한 사례로 평가된다.
연구진은 기존보다 더 빠르고 작은 움직임을 볼 수 있도록 향상된 메가전자볼트 초고속 전자 회절 실험 기법과 새롭게 고안한 신호 처리 기술 및 구조변화 모델링 분석기법을 통해 기체상 분자의 이온화 과정과 그에 따른 구조변화를 실시간으로 포착했다. 한 가지 종류의 이온을 실험에서 관측 가능할 정도의 양으로 만드는 것이 중요한데, 연구팀은 이를 위해, 공명 증강 다광자 이온화 기법을 적용하여 중성 분자에서 전자를 하나 제거하여 양이온을 생성하였다. 이 이온화 과정은 분자를 섬세하게 이온화시키는 데 중요한 역할을 하며, 이를 통해 화합물이 무작위로 분해되는 것을 방지하고, 원하는 특정 이온을 대량으로 생성하게 한다. 연구진은 이 기술을 도입함으로써 분자 이온의 구조적 변화를 정밀하게 관찰하는 것이 가능해질 것이라 기대하였는데, 이번 연구에서 그 효과를 입증하였다. 이러한 실험 결과, 생성된 기체 이온은 바로 구조변화를 나타내는 것이 아니라, 특정한 형태를 유지하다가 급격한 변화를 보이며, 나아가 화학적으로 가장 안전한 고리 형태의 분자가 형성됨을 규명했다.
이 연구는 분자 이온의 구조적 동역학을 실시간으로 관찰한 최초의 사례이다. 연구팀은 메가전자볼트 초고속 전자 회절을 활용하여, 기체 상태에서 이온의 미세한 구조변화를 세밀하게 포착할 수 있었다. 이 실험 기법은 고해상도 공간 및 시간 분해능을 제공함으로써, 이온이 생성되는 순간부터 구조적 변화가 일어나는 전 과정을 정밀하게 추적할 수 있게 하였다. 또한, 이 연구에서는 공명 증강 다광자 이온화 기법을 통해, 분자의 이온화 과정을 더욱 정밀하게 제어할 수 있었다. 이를 통해 연구팀은 원하는 특정 이온을 대량으로 생성하고, 그 구조적 변화를 실시간으로 관찰하는 데 성공했다. 이러한 접근 방식은 기존에는 불가능했던 이온의 세밀한 구조적 특성과 동역학을 이해하는 데 중요한 역할을 했다. 이 연구는 기체 상태의 이온에 대한 깊은 이해를 가능하게 함으로써, 화학 반응의 메커니즘, 물질의 특성 변화, 그리고 우주 화학과 같은 다양한 분야에 대한 새로운 통찰을 제공한다. 이는 이온 화학 분야뿐만 아니라, 관련 과학기술 전반에 걸쳐 큰 영향을 미칠 것으로 기대된다.
제1 저자인 허준 박사는 "이번 발견은 이온 화학의 근본적인 이해를 한 단계 끌어올리며, 미래의 다양한 화학 반응 설계와 우주 화학 연구에 중요한 영향을 미칠 것"이라고 밝혔다. 제1 저자인 김도영 학생은 “기초과학 분야의 발전에 있어 초석의 역할을 할 수 있는 좋은 연구를 하게 되어 기쁘고, 좋은 과학자가 될 수 있도록 앞으로도 열심히 연구하겠다"라고 포부를 밝혔다. 이효철 교수는 “과학기술이 눈부시게 발전했지만, 아직도 우리가 모르는 것 물질세계의 경이로운 비밀이 많다. 이번 연구는 흔하지만 아직은 몰랐던 이온의 신비로운 현상을 하나 더 밝혀낸 것에 불과하다"라고 언급했다. 그리고 “기초과학에 아낌없는 투자가 있었기에 작지만 의미 있는 이정표적 연구 성과를 낼 수 있었다. 앞으로도 R&D 예산이 효과적으로 지원되기를 기대한다"라고 덧붙였다. 이 연구는 이온의 구조적 특성과 반응 메커니즘에 대한 새로운 지식을 제공하며, 향후 관련 분야의 연구에 큰 기여를 할 것으로 기대된다.
이번 연구 결과는 네이처(Nature)지에 게재되었으며, 1월 11일 01시에 온라인으로 공개되었다. 연구 논문의 제목은 "Capturing the generation and structural transformations of molecular ions"이다.
2024.01.11
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차미영 교수, 한국인 첫 獨 막스플랑크 연구소 단장 선임
세계적 기초과학 연구기관인 독일 막스플랑크 연구소(Max Planck Institute, MPI)에 첫 한국인 단장이 선임됐다. 우리 대학 전산학부 차미영 교수(기초과학연구원 수리 및 계산 과학 연구단 데이터 사이언스 그룹 CI(Chief Investigator))가 그 주인공이다. 차 교수는 독일 보흠 지역에 있는 막스플랑크 보안 및 정보보호 연구소(MPI for Security and Privacy)에서 6월부터 단장(Scientific Director)직 수행을 시작해 ‘인류를 위한 데이터 과학(Data Science for Humanity)’ 연구그룹을 이끌 예정이다. 현재 본격적인 연구그룹 출범을 준비하고 있다.
막스플랑크 연구소는 기초과학 분야를 아우르며 독일 전역과 해외에 85개 산하 연구소를 운영하고 있다. 연구소를 이끄는 300여 명의 단장 중 한국 국적 과학자가 발탁된 것은 이번이 처음이다. 한국계로는 지난해 8월 울산과학기술원(UNIST) 강사라 교수가 기후과학연구소 단장으로 선임된 바 있다.
차 교수는 구글 스칼라(Google Scholar) 기준 피인용 수 2만 회가 넘는 데이터 과학 분야 전문가로, 우리 대학 전산학부를 졸업하고 동 대학원에서 석·박사 학위를 받은 ‘토종박사’다. 박사 취득 이후 독일 자부르켄에 있는 막스플랑크 연구소에서 박사후연구원으로 근무했으며, 2010년부터 우리 대학 교수로 재직하고 있다. 2019년에는 IBS의 CI로 선정돼 데이터 사이언스 그룹을 이끌며 인공지능(AI) 분야에서 우수 논문을 다수 발표하는 등 국제적 인지도를 높였다.
차 교수가 이끄는 데이터 사이언스 그룹은 2019년 출범해 초대형 데이터를 계산하고 분석하는 방법론을 연구하고 있다. 특히 AI를 이용해 가짜뉴스와 혐오 표현을 탐지하는 등 우리 삶과 밀접한 사회 현상을 분석해 괄목할 만한 연구성과를 창출했다.
코로나19 팬데믹 시절 ‘루머를 앞선 팩트’ 캠페인을 기획해 감염병 관련 잘못된 정보에 대한 팩트체크 결과를 151개국에 전파했다. 최근에는 위성영상을 AI로 분석해 북한을 비롯한 저개발국가의 경제지도를 만들어 무료로 공개했다. 최근 실시한 5년 차 평가에서 AI 기술을 기초과학에 창의적으로 활용해 차별성 있는 연구를 수행했으며, 데이터 과학 연구의 사회적 가치를 제고할 수 있는 핵심 기술을 개발하는 등 국제적 파급력 있는 연구성과를 창출했다는 평가를 받았다.
IBS 노도영 원장은 “IBS는 미래 연구단장을 발굴·육성하기 위해 젊은 연구자를 선정해 독립 연구를 지원하고 있다”라며, “이 제도로 발굴한 연구자가 막스플랑크 연구소 단장으로 초청받은 것에 대해 매우 기쁘게 생각하며 한국과 독일의 국제 연구 교류에도 크게 기여할 것으로 기대한다”라고 전했다.
우리 대학 이광형 총장은 “KAIST가 키워낸 차 교수의 행보는 국제화에 좋은 롤모델이 될 것”이라며, “계속해서 KAIST 학생 및 동료와 협업할 수 있도록 겸직을 비롯한 지원을 아끼지 않겠다”라고 축하의 메시지를 전했다.
차미영 CI는 “KAIST 교수로 쌓아온 경험에 더하여 IBS에서 긴 호흡으로 창의적인 연구를 지속한 덕분에 좋은 결과를 얻은 것 같다”라며, “앞으로 큰 책임감을 가지고 데이터 과학을 통한 사회 공헌을 위해 최선을 다하겠다”라고 포부를 밝혔다.
2024.01.09
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융복합연구센터 장호종 연구교수 대전시 경제과학부시장 취임
공과대학 융복합연구센터의 장호종(41) 연구교수가 대전시 22대 경제과학부시장에 역대 최연소로 임명됐다.
올해 1월 1일 자로 취임한 장 신임 경제과학부시장은 2일 보훈공원 현충원 참배를 시작으로 공식 업무를 시작했으며, "국내는 물론 세계에서도 역동적으로 움직일 수 있는 대전의 모습을 보여드리겠다"라는 포부를 드러냈다.대전시 관계자는 "장호종 신임 부시장이 세계 최고의 연구 역량, 인프라를 가진 대전이 대전형 산업클러스터 D밸리 구축, 경제발전 및 일자리 창출 등 일류 경제도시 대전 조성을 이끌어 나갈 것으로 기대한다"라고 말했다.
2024.01.05
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