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6밀리초에 단백질 반응 순간 포착 성공
생명현상을 이해하고 나아가 신약 개발을 위해 단백질 상호 작용 및 효소-기질 반응 등 마이크로초(micro-second)~밀리초(milli-second) 수준의 짧은 시간 동안 일어난 현상을 이해하는 것이 핵심이다. KAIST 연구진이 생명 현상을 이해하는데 필수적인 생화학 반응의 변화를 수 밀리초 수준에서 정지시키고 분석하는 방법을 개발했다.
우리 대학 화학과 강진영 교수와 물리학과 이원희 교수의 공동 연구팀이 초고속 생화학 반응 연구를 위한 ‘패릴렌(parylene)’* 기반 박막 미세유체 혼합-분사 장치’를 개발했다고 24일 밝혔다.
*패릴렌: 단백질 반응을 초고속으로 관찰하기 위한 미세유체(microfluidics) 장치를 만드는 핵심 재료로 수 마이크로미터의 얇은 박막형태로 스프레이 제작이 가능하게 만든 소재임
이번 연구는 기존에 제시됐던 시간 분해 초저온 전자현미경(이하 TRCEM, Time-resolved cryo-electron microscopy) 기법의 한계를 극복해 기존 대비 시료 소모량을 1/3 수준으로 줄이면서 분석가능한 최소 반응시간을 기존 기술 대비 수십 배 향상하여 6밀리초(1,000분의 6초)까지 단축했다.
시간 분해 초저온 전자현미경은 단백질 복합체의 반응 중간 상태를 초저온에서 빠르게 냉동해 구조를 분석하는 기술로 최근 특별히 많은 주목을 받고 있다.
통상적인 초저온 전자현미경 분석에서는 짧은시간 존재하고 사라지는 반응 중간체를 포착하기 어려웠다. 이를 해결하기 위해 다양한 TRCEM 기법이 개발됐으나, 기존 기술은 많은 시료 소비와 제한된 시간 해상도 등의 한계로 어려움이 있었다. 연구침은 이를 극복하기 위해 초박막 패릴렌 소재를 적용한 새로운 혼합-분사장치를 개발했다.
본 장치는 시료의 양을 기존 대비 1/3 수준으로 줄여 실질적인 연구의 어려움을 개선했으며, 미세유체역학 소자 내에서 반응 개시에 드는 시료 혼합 시간을 0.5밀리초로 줄여 전체 반응시간을 6밀리초까지 줄였다. 연구팀은 또한 소자의 일체형 설계를 통해 실험의 정밀도와 재현성을 향상했다.
강진영 교수는 “이번 연구는 TRCEM 기법을 더욱 실용적으로 만들었으며, 구조 생물학 및 신약 개발, 효소 반응연구, 바이오 센서 개발 등 다양한 생명과학 및 의약 분야에서 패럴린 박막 소자의 폭넓은 활용 가능성을 제시했다”고 연구의 의의를 설명했다.
이원희 교수는 “연구팀은 앞으로 이를 활용한 생화학 반응 연구와 더 빠른 반응 분석을 위한 성능 향상을 목표로 연구를 이어갈 계획이다”라고 밝혔다.
이번 연구 결과는 화학과 석·박통합과정 황혜랑 연구원이 제 1저자로 국제학술지 어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈(Advanced Functional Materials) 2025년 1월 28일 자에 온라인 게재됐다. (논문명: Integrated Parylene-Based Thin-Film Microfluidic Device for Time-Resolved Cryo-Electron Microscopy, doi.org/10.1002/adfm.202418224).
한편 이번 연구는 한국연구재단과 삼성미래기술육성재단, CELINE 컨소시엄의 지원을 받아 수행됐다.
2025.03.24 조회수 577 -
박용근 교수, 아산의학상 젊은의학자상 수상
우리 대학 물리학과 박용근 교수가 아산사회복지재단(이사장 정몽준)이 선정한 제18회 아산의학상 젊은의학자부분 수상자로 선정됐다.
아산의학상은 기초의학 및 임상의학 분야에서 뛰어난 업적을 이룬 의과학자를 격려하기 위해 2008년 제정된 상으로 의과학 전문가들로 구성된 위원회의 심사과정을 통해 수상자를 선정하고 있다.
그 중 젊은의과학자상은 45세 미만의 의과학자에게 수여된다.
박용근 교수는 세포 및 조직을 염색 없이 고해상도 3D 영상으로 측정하고 분석할 수 있는 ‘홀로토모그래피’ 원천 기술을 개발하여 바이오이미징 분야에 혁신적인 기여를 하였다.
또한, 홀로토모그래피의 이론과 실용화에 성공하여 전통적인 현미경 기술의 한계를 극복하였다. 이를 통해 세포 치료제, 재생 의학 등 다양한 의학 분야에서 새로운 연구 가능성을 열어 의과학 연구의 효율성을 크게 향상시켰다.
특히, 인공지능과 홀로토모그래피를 결합해 라벨링없이 생체 시스템을 3D로 시각화하고, 다양한 생물학적 샘플 분석을 자동화한 기술도 발표하며 향후 의과학 연구에서 중요한 역할을 할 것으로 평가받고 있다.
시상식은 오는 3월 18일 서울 웨스틴 조선호텔에서 열릴 예정이다.
2025.01.21 조회수 1507 -
제52주년 개교기념식에서 ‘2022년 올해의 KAIST인 상’ 등 총 35명 교원 시상
우리 대학 물리학과 서민교 교수가 ‘2022년 올해의 KAIST상’을 수상했다.
‘올해의 KAIST인 상’은 한 해 동안 국‧내외에서 탁월한 학술 및 연구 실적으로 우리 대학 발전을 위해 노력한 교원에게 수여하는 상으로 지난 2001년 처음 제정됐다.
22번째 수상의 영예를 안은 서민교 교수는 광학적 무반사를 재해석한 연구를 통해 마치 준입자처럼 행동하는 빛의 소용돌이(Optical Vortex)를 구현할 수 있음을 이론적·실험적으로 증명했다. 이 연구 결과는 2022년 네이처(Nature)지에 게재되었으며, 순수 KAIST 구성원만으로 얻어낸 성과인 점에서 우리 대학의 위상을 크게 높였다는 평가를 받았다. 또한, 서민교 교수는 그간 광학 분야에서 쌓아온 연구 업적과 탁월한 성과를 인정받아 2023년 한국광학회 학술대상을 수상할 예정이다.
서민교 교수는 "KAIST에서 공부하고 연구하며 많은 기회를 얻었는데, 이렇게 과분한 상까지 받게 되어 큰 영광“이라고 소감을 전했다. 이어, 서 교수는 ”함께 연구하고 있는 학생들, 훌륭한 스승, 동료 교수님들과 학과 선생님들, 그리고 항상 같이 있어 주는 가족들의 응원에 힘입어 앞으로 더욱 깊이 있는 연구를 위해 노력하겠다”라고 소감을 밝혔다.
이와 함께 교육, 학술, 국제협력 등 여러 분야에서 학교의 위상을 높인 35명의 교원에게 ‘개교기념 우수교원 및 특별포상’이 수여됐다.
학술대상을 수상한 이효철 화학과 교수는 시간분해 엑스선 회절을 이용한 분자구조동역학 연구의 선구자로 다수의 파급효과가 큰 논문들을 지속해서 게재해 우리 대학의 국제적 인지도를 높이는데 크게 기여했다. 특히 기존 학계에서 받아들여지던 고정관념을 혁신하고 한계를 돌파하는 획기적인 연구성과를 거듭 달성한 점이 높은 평가를 받았다.
창의강의대상을 수상한 최정우 전기및전자공학부 교수는 학부의 인공지능(AI)융합교육을 활성화하기 위한 핸즈 온 익스페리먼트(Hands-on experiment, 실습 중심 실험) 위주의 ‘AI 융합 캡스톤’ 강의를 기획하고 개발했다. 이를 통해, 창의적이고 통합된 인공지능 모델을 완성하는 경험을 학부생에게 제공하는 성공적인 교육 모델로 정착시킨 공로를 인정받았다.
우수강의대상을 수상한 윤태중 경영공학부 교수는 “No One Left Behind(아무도 뒤에 남겨두지 않는다)” 정신으로 마케팅 연구와 실무를 제자들이 체계적이고 깊이 있게 이해할 수 있도록 이끌어 KAIST 교육에 대한 학생들의 만족도와 자부심을 높이는데 크게 기여한 것으로 평가받았다.
공적대상을 수상한 서연수 생명과학과 교수는 KAIST-베트남 국제협력에 앞장서 대학에 국제화의 수준을 높였으며, ‘이윤보다는 가치 공유’를 내세우는 바이오 벤처인 엔지노믹스(주)를 설립해 후학 양성을 위한 발전기금을 기부하는 등 다양한 공로를 인정받았다.
사회봉사부문 우수교원 대상을 수상한 이우훈 산업디자인학과 교수는 2019년부터 재단법인 소야장학재단 이사장으로 재임하며 가정형편이 어려운 과학영재를 위한 장학사업을 진행해 대전지역 과학영재 육성에 기여한 공로를 높게 평가받았다.
<수상 교원 명단>
○ 올해의 KAIST인상 : 물리학과 서민교 부교수
○ 학술대상 : 화학과 이효철 교수
○ 학술상 : 생명과학과 김찬혁 부교수, 전산학부 이의진 교수, 신소재공학과 박병국 교수, 경영공학부 김민기 부교수
○ 창의강의대상 : 전기및전자공학부 최정우 부교수
○ 우수강의대상 : 경영공학부 윤태중 조교수
○ 우수강의상 : 물리학과 김용관 부교수, 화학과 정용원 부교수, 생명과학과 정민환 교수, 의과학대학원 김준 부교수, 기계공학과 황보제민 조교수, 항공우주공학과 신동혁 조교수, 전기및전자공학부 김민준 조교수, 건설및환경공학과 김재홍 부교수, 산업및시스템공학과 박찬영 조교수, 생명화학공학과 최민기 교수, 신소재공학과 정성윤 부교수, 조천식모빌리티대학원 이진우 조교수, 디지털인문사회과학부 김란우 조교수, 문술미래전략대학원 서용석 부교수, 기술경영학부 김혜진 부교수
○ 공적대상 : 생명과학과 서연수 교수
○ 공적상 : 전기및전자공학부 조성환 교수, 전산학부 배두환 교수, 생명화학공학과 이재우 교수
○ 국제협력상 : 전기및전자공학부 김성민 부교수, 전산학부 오혜연 교수, 산업디자인학과 이창희 조교수, 생명화학공학과 배태현 부교수
○ 사회봉사 우수교원 특별포상 대상 : 산업디자인학과 이우훈 교수
○ 사회봉사 우수교원 특별포상 우수상 : 전기및전자공학부 조병진 교수
○ 송암미래석학 우수연구상 : 전산학부 강민석 조교수, 신소재공학과 강지형 조교수
2023.02.15 조회수 9359 -
뇌 모방 스핀 소자 핵심기술 개발
우리 대학 물리학과 김갑진 교수와 신소재공학과 박병국 교수 공동연구팀이 뇌 모방 소자로 개발 중인 스핀토크발진기 주파수 대역을 증대시킬 핵심 기술을 개발했다고 18일 밝혔다.
두 연구팀은 비자성체/강자성체/산화물 3중층 구조의 자기발진소자에 게이트 전압을 인가하여 GHz 수준의 발진주파수 조절에 성공하였다. 이는 기존 기술보다 약 10배 이상 향상된 결과로 스핀토크 기반 뉴로모픽 소자가 가진 학습 효과의 휘발성, 좁은 주파수 대역 등의 문제를 해결할 핵심 기술로 제안되었다.
본 소자는 게이트 전압이 영구적으로 수직자기이방성을 변화시켜 소자에 전류가 흐르지 않아도 학습 내용이 저장되어 있는 비휘발성 특성을 가지고 있으며 그 폭이 GHz 수준으로 넓어 뉴로모픽 소자 활용성을 증대시켜줄 것으로 기대된다.
신소재공학과 최종국 박사과정과 물리학과 박재현 박사가 공동 제1저자로 참여하고, KAIST 신소재공학과 강민구 연구원, 고려대학교 이재성 교수와 김도윤 연구원, KAIST 물리학과 이경진 교수가 공동저자로 참여한 본 논문은 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)’에 6월 30일 온라인 게재됐다. (논문명 : Voltage-driven gigahertz frequency tuning of spin Hall nano-oscillators)
기존의 스핀토크발진기 기반 뉴로모픽 소자는 학습 대상을 주파수 대역에 대응시켜 학습하는 소자로, 전류가 흐르지 않으면 학습 내용이 사라지는 휘발성과 200MHz 이내의 제한적인 학습 가능 대역폭을 가지고 있어 이에 대한 개선이 필요한 상황이다.
이번 연구에서 연구팀은 게이트 전압 인가가 소자의 수직자기이방성을 영구적으로 조절하고 이를 통해 자기공명주파수가 조절된다는 사실을 이용하여 기존 보고의 10배 이상인 2.1 GHz 이상의 광대역 조절 가능한 발진기를 실현하였다. 본 기술은 스핀-홀 나노 발진기 기반 뉴로모픽 소자 개발에 핵심 기술로 활용될 것이라 기대된다.
한편 이번 연구는 KAIST 글로벌 특이점 연구사업, 삼성미래기술육성사업, 한국연구재단 선도연구센터/중견연구자지원사업의 지원을 받아 수행됐다.
2022.07.29 조회수 8588 -
KAIST 연구실 온라인서 만난다, OPEN KAIST 2021 개최
우리 대학이 교내 연구 현장을 공개하는 OPEN KAIST 2021 행사를 3일부터 이틀간 온라인으로 개최한다.2001년 시작된 OPEN KAIST는 실험실 등의 연구 현장으로 방문객들을 초대하는 과학문화 행사다. 2년에 한 번씩 캠퍼스를 개방해 연구실 곳곳의 볼거리를 제공하고 과학적 흥미를 유발할 수 있는 체험 프로그램을 마련해 국민과 소통하는 KAIST의 전통적인 행사다. 올해로 11회째를 맞은 OPEN KAIST는 코로나 19의 확산세를 고려해 20년 만에 처음으로 온라인 동영상 플랫폼에서 방문객을 맞이한다.KAIST 연구실 탐방을 희망하는 사람이라면 누구나 OPEN KAIST 홈페이지(openkaist.ac.kr)에 접속한 뒤, 관심 있는 연구실이 공개되는 방송 시간에 실시간으로 입장할 수 있다. 온라인 공개 방송에서는 해당 연구실이 주도하는 최신 기술 설명 및 시연·연구성과 소개·온라인으로 참여할 수 있는 간단한 원격 체험 등의 콘텐츠가 제공된다.이를 위해, 로봇·바이오·인공지능·반도체 등 KAIST가 자랑하는 첨단 기술을 연구하는 16개 학과가 참여한다.로봇 분야에서는 기계공학과 '휴머노이드 로봇 연구센터'가 로봇과 부품으로 가득 찬 연구실을 공개한다. ▴유압식 구동 로봇 실험실 ▴로봇 가공실 ▴연구원들의 공부방 ▴전기식 구동 로봇 실험실 ▴로봇 조립실 등으로 나누어진 연구센터 곳곳을 안내하고 실험이 진행되는 연구 현장의 생생한 모습을 중계한다. 이어, 2족 로봇과 4족 로봇의 간단한 보행 시연도 이어질 예정이다.
건설및환경공학과에서는 ▴원격 제어 로봇 ▴건설 현장 노동자들의 근력 보조용 웨어러블 로봇 ▴재난 현장에서 매몰자를 찾아내는 자라나는 바인(Vine) 로봇 ▴자율주행 자동차 등 다가오는 미래사회에 대비하기 위한 새로운 패러다임의 건설 로봇들을 선보인다.
생명공학 분야에서는 생명과학과·의과학대학원·바이오및뇌공학과가 참여한다. 생명과학과는 코로나 19 예방을 위한 mRNA 백신이 세포 안으로 유입되어 항원이 발현되는 모든 과정을 시각적으로 관찰할 수 있는 초고해상도 이미징 기술을 소개한다.
또한, 의과학대학원에서는 뇌 투명화·뇌 확대·뇌 탄성화 등 다양한 뇌공학 기술을 이용해 복잡한 뇌 구조를 연구하는 실험실을 탐방하고 바이오및뇌공학과에서는 암 환자를 대신해 항암제의 효능을 선별할 수 있는 '종양아바타(환자에게서 복제한 종양)'와 개인 맞춤형 의료를 추구하는 미래의 의료상을 선보인다.
각 연구실의 온라인 공개 방송이 진행되는 동안에는 교수 및 대학원생 등 연구진이 방문객들의 궁금증을 해소해주는 질의응답도 실시간으로 마련된다.이번 행사를 총괄한 이동만 공과대학장은 "코로나 19로 인해 캠퍼스를 직접 개방하기 힘든 상황이지만 KAIST의 연구가 이루어지는 공간에서 국민과 직접 소통하는 자리를 마련하기 위해 온라인 OPEN KAIST를 준비했다ˮ라고 설명했다. 이어, 이 학장은 "올해로 개교 50주년을 맞은 KAIST가 창의적이고 도전적인 연구를 수행하는 현장에 온라인으로 방문하셔서 인류를 빛낼 100년을 준비하는 KAIST의 꿈과 비전을 함께 나눠주시길 부탁드린다ˮ라고 전했다.
'OPEN KAIST 2021'은 사전 신청 없이 참여할 수 있으며, 자세한 프로그램과 참여 방법 등은 OPEN KAIST 홈페이지(openkaist.ac.kr)에서 확인할 수 있다. 문의: 공과대학 교학팀(042-350-2493)
2021.12.01 조회수 16776 -
살아있는 미생물 내 바이오 플라스틱 생성 관찰 최초 성공
우리 대학 생명화학공학과 이상엽 특훈교수(연구부총장)와 물리학과 박용근 석좌교수 공동연구팀이 ‘3차원 홀로그래픽 현미경 기술을 통한 미생물의 바이오 플라스틱 과립 생산 특징 규명’에 성공했다고 27일 밝혔다.
이번 연구 결과는 국제 학술지인 ‘미국국립과학원회보(PNAS)'에 7월 27일 字 온라인 게재됐다.
※ 논문명 : Three-dimensional label-free visualization and quantification of polyhydroxyalkanoates in individual bacterial cell in its native state
※ 저자 정보 : 이상엽(KAIST, 교신저자), 박용근(KAIST, 교신저자), 최소영(KAIST, 공동 제1 저자), 오정훈(KAIST, 공동 제1저자), 정재황(KAIST, 공동 제1저자) - 총 5명
전 세계적으로 폐플라스틱으로 인한 환경오염 및 생태계 파괴, 미세 플라스틱의 인류 보건 위협 등의 문제가 심각해짐에 따라 다양한 규제 및 대안 기술들이 연구되고 있다. 그중 미생물로부터 만들어지는 폴리에스테르인 폴리하이드록시알카노에이트 (polyhydroxyalkanoate, 이하 PHA)가 기존 합성 플라스틱을 대체할 친환경 바이오 플라스틱으로 많은 관심을 받고 있다.
PHA는 폴리에틸렌이나 폴리프로필렌과 같은 범용 플라스틱과 유사한 물성을 가지고 있어 용기 포장재, 비닐, 일회용품 등의 다양한 활용이 가능하며, 토양이나 해양 환경에서 생분해가 가능한 고분자라는 가장 중요한 장점을 갖고 있다.
PHA는 몇몇 미생물 내에 불용성의 과립(granule) 형태로 발견되는 고분자 물질로, 미생물이 환경 변화 및 세포 상태에 따라 탄소원, 에너지원으로 세포 내에 축적하게 된다. PHA가 세포 내에 축적되는 원리를 관찰하기 위해 여러 연구가 진행돼왔다.
형광 현미경, 투과전자현미경, 전자 저온 촬영 등의 기술이 이용됐는데, 이는 2차원상의 이미지만을 제시하거나 형광 물질과 같은 별도의 표식이나 세포의 고정/절편 제작 과정이 있어야 하여, 세포 원래 그대로의 상태에서의 관측이 어려웠다. 따라서 기술적 한계로 인해 세포 내에서 PHA 과립 형성에 대한 완전한 이해가 어려웠고, 관측 결과에 기반을 둔 여러 형성 메커니즘 모델만이 제안돼왔다.
이에 이상엽 특훈교수와 박용근 석좌교수 공동연구팀은 최근 떠오르고 있는 *3차원 홀로그래픽 현미경 기술을 통해 PHA 생산 박테리아의 심층 관찰 및 정량/정성 분석 연구를 수행했다.
*3차원 홀로그래픽 현미경 기술은 물질의 굴절률(refractive index)을 활용하는 이미징 방법으로, 염색 등 준비 과정을 필요로 하지 않기 때문에 살아 있는 세포의 3차원 정보를 정량적으로 측정 가능하다.
연구팀은 PHA의 한 종류인 *PHB 생산 미생물로 잘 알려진 쿠프리아비두스 네카토르(Cupriavidus necator)와 이 미생물의 PHB 합성 대사회로 유전자를 가진 재조합 대장균을 이용해 비교·분석을 수행했다.
*PHA는 현재까지 약 150여 가지의 하이드록시산 화합물들이 단량체로 보고되었으며, PHA 중 가장 대표적이며 많은 연구가 이루어진 것이 poly(3-hydroxybutyrate) [PHB]임
연구팀은 재구성된 세포의 3차원 굴절률 분포로 단일세포 수준에서 세포와 세포 내 과립의 3차원 시각화 및 이를 통한 부피, 질량, 밀도, 분포 등의 정량 분석에 성공했다. 수백 개의 단일 세포들과 세포 내의 PHA 과립에 대한 정량 및 이의 통계 분석을 통해 두 미생물에서의 PHA 과립 형성의 차이점을 도출해냈다.
특히, 단일세포 내의 PHA 과립의 밀도의 개념을 새롭게 제시했으며, 두 미생물에서의 PHA 과립의 밀도의 차이 및 세포 내 분포 형태 및 위치에 대한 특이적인 차이를 발견했다. 더 나아가서, 두 미생물의 PHA 과립 형성의 차이를 나타내게 하는 핵심 단백질을 규명해, 재조합 대장균의 PHA 과립 형성의 양상을 쿠프리아비두스 네카토르와 유사하게 변화시킬 수 있었다.
또한, 실시간 모니터링을 통해 최대 약 8시간 동안의 세포와 세포 내 PHA 과립의 성장 과정을 보여주는 3차원 영상을 제작할 수 있었다. 이는 미생물이 살아있는 상태에서 별도의 처리 과정이 없는 자연 상태 조건 하에, 세포 내 PHA 과립의 형성과 세포 분열과 연계된 이동을 3차원에서 실시간으로 관측한 세계 최초의 결과라는 데 큰 의의가 있다.
이상엽 특훈교수는 “이번 연구를 통해 미생물의 PHA 생산 원리에 대해 더욱 깊은 이해가 가능해졌고, 이는 생물학과 물리학의 융합 연구로서 이뤄진 성과라는 데에 큰 의의가 있으며, 향후 다양한 바이오 플라스틱 생산 공정 개발에 큰 도움이 될 것”이라고 말했다.
한편 이번 연구는 과기정통부가 지원하는 기후변화대응기술개발사업과 바이오·의료기술개발사업의 지원을 받아 수행됐다.
2021.07.28 조회수 14816 -
김재관 명예교수, 물리학과 발전기금 1억원 기부
〈김은성 물리학과장, 김재관 명예교수, 신성철 총장, 이순칠 물리학과 교수 〉
김재관 물리학과 명예교수가 제자들을 위해 지난 5월 물리학과 발전기금 1억 원을 기부했다.
김재관 명예교수는 1972년 우리 대학에 부임한 이후 1997년 정년퇴임까지 25년을 재직하며 긴 세월을 연구와 제자양성에 힘써왔다.
김 명예교수는 “KAIST에서 많은 제자를 양성하며 KAIST와 국가 발전에 일조했다는 기쁨과 보람이 있었다”며 “미약하지만 KAIST의 지속적 발전을 위해 발전기금을 전달하게 됐다”고 말했다.
이어 “KAIST 최초의 동문 총장이자 제자인 신성철 총장에게 발전기금을 전달하게 돼 더욱 뜻깊다”며 “KAIST의 지속적 발전을 응원하겠다”고 말했다.
신성철 총장은 “제자를 향한 스승의 따뜻한 마음이 KAIST 발전의 소중한 밑거름이 될 것이다”며 “물리학과 뿐 아니라 우리 대학이 혁신을 거듭해 ‘글로벌 가치창출 선도대학’이 돼 국가 발전에 공헌하고 국민들게 꿈과 자긍심을 드리도록 최선을 다하겠다”고 말했다.
2018.06.11 조회수 9248 -
입자 물리학 연구소 ‘NPKI’ 발족 워크샵 가져
- 신의 입자 ‘힉스(Higgs)" 추적하는 국내·외 물리학자 대거 참석 -
24일 발족하는 ‘새로운 물리학 한국연구소(이하 NPKI: New Physics at Korea Institute)’가 29일까지 6일간 서울 신라호텔 영빈관 루비홀에서 국내외 물리학자 50여명을 초청해 워크숍을 갖는다.
KAIST 물리학과 최기운 교수의 인사말로 시작되는 이날 행사에서는 ‘거대강입자 가속기시대의 톱 쿼크의 물리학과 전자기 약작용 대칭성 깨짐(Top physics and electroweak symmetry breaking in the LHC era)’을 주제로 세계 각국 물리학자들의 열띤 토론이 펼쳐진다.
NPKI는 자연의 가장 근본적인 원리를 탐구하고, 그 의미를 집중적으로 연구하며, 성과를 일반인은 물론 향후 물리학자를 꿈꾸는 청소년들과 나누기 위해 올해 설립됐다.
NPKI 발족 기념행사의 일환으로 치러지는 이번 워크숍의 국내 조직위원으로는 KAIST 물리학과 최기운 교수, 고등과학원 고병원 교수, 고등과학원 전응진 교수 등이 활동한다.
이밖에 차바 차키(Csaba Csaki) 미국 코넬대 교수, 크리스토프 그로젼(Christophe Grojean) 유럽입자물리연구소(CERN) 교수, 에레즈 에치온(Erez Etzion) 이스라엘 텔아비브대 교수, 졸탄 리게티(Zoltan Ligeti) 미국 버클리대 교수 등 세계적 석학들이 해외 위원으로 참여한다.
워크숍 3일째인 26일 오전에는 신라호텔 파인룸에서 물리학자를 꿈꾸는 중고등학생들 20명을 참가비 없이 선발, 초청해 일일 물리학자 체험프로그램인 ‘씨앗 프로그램(Seeds Program)’을 진행한다.
선발된 학생들은 세계적인 물리학자들이 토론하는 모습을 직접 참관하는 한편 물리학자들의 학문적 일상을 체험하는 기회를 갖는다. 아울러 유럽입자물리연구소 길라드 페레즈 교수의 강연을 듣고 질의 응답하는 시간도 마련했다.
한편, 이번 워크숍은 NPKI가 주관하고 신라호텔, BK21 KAIST Physics, KAIST 물리학과, 서울대학교 물리학과, 고등과학원, 양자시공간연구센터가 후원한다.
2012.02.22 조회수 16339 -
화학과 학부생, 세계적 저널에 표지논문 게재
- 화학과 4학년 조상연, 물리학과 4년 김수민 학생, 말라리아 연구를 위한 광학영상 기술을 분석해 셀(Cell) 자매지 표지논문에 게재 -- 국내최초 소방관인 故 조용완씨 손자, 3월 의무소방요원으로 입대예정 -
“교수님, 하이젠 베르크(Werner Heisenberg) 같은 역사 속 과학자들은 20대 초반에 세계적인 연구 성과를 냈는데 저는 이대로 가다간 늦어버릴 것 같습니다. 교수님 연구실에서 융합연구를 할 수 있게 도와주세요”
우리 학교 화학과 4학년에 재학 중인 조상연(22) 君이 1학년 때 이 대학에서 물리화학 분야 융합연구의 세계적인 석학인 이효철 화학과 교수를 찾아 와 당차게 부탁한 한 마디다.
조상연 학생이 말라리아 연구와 관련해 제1저자로 발표한 논문이 셀(Cell)지가 발행하는 생명공학분야 최고 권위 학술지인 ‘생명공학의 동향(Trends in Biotechnology, IF=9.644)’ 2월호 표지논문으로 선정됐다.
근래 들어 학부생의 연구 참여가 활발해진 까닭에 과학기술논문인용색인(SCI)급 국제학술지에 논문이 실리는 경우가 가끔씩은 있었지만, 셀 자매지와 같은 세계적인 학술지에, 그것도 표지논문으로 실리는 경우는 거의 없었다. 하지만 오랜만에 KAIST 학부재학생인 조상연 君이 큰일을 이뤄내 학교 안팎으로부터 많은 화제를 모으고 있다.
광주과학고를 2년 만에 조기 졸업하고 2008년 KAIST에 입학한 조 군은 평소 연구에 대한 높은 관심으로 신입생 때부터 KAIST내 다양한 학과를 넘나들며 연구거리를 찾아다녔다.
2학년 때는 화학과 이효철 교수의 지도아래 학부생 연구지원 프로그램인 URP에 참여, ‘시간분해회절에 의한 용액 상 구조 동력학 분석’에 관한 탁월한 연구 성과를 거뒀다. 이 연구로 조 君은 2학년 학생으로는 이례적으로 최우수상을 수상하는 한편 후속연구비 1000만원과 해외학회 참가라는 특전을 받으며 두각을 보이기 시작했다.
바이오 및 뇌 공학과 김동섭 교수와 ‘알카인 수화반응을 촉매하는 단백질의 컴퓨터 디자인’에 대한 연구를 진행하는 한편 EEWS대학원 정유성 교수와는 ‘전산모사를 통한 이산화탄소 흡착 촉매 디자인’ 등에 대한 연구를 수행하기도 했었다.
이후 조상연 君은 2011년 2월부터 약 1년간 바이오광학분야 융합 연구에 대한 세계적 학자인 물리학과 및 광기술연구소 박용근(32) 교수의 지도를 받아 왔다. 이번 셀 자매지에 게재한 논문은 박용근 교수의 지도를 받으며 수행한 연구과제 중 하나다. 같은 공동저자 중 한명인 김수민 학생(24, 제2저자) 역시 물리학과 학부생으로 ‘개별연구제도’를 통해 연구에 참여했다.
조상연 학생은 ‘말라리아 연구를 위한 광학 영상기술’이라는 제목의 이번 논문을 통해 “학질모기에 의해 전염되는 말라리아에 전 세계적으로 매년 약 3억 명이 감염되고 또 수백만 명이 사망하고 있지만, 아직도 말라리아 질병의 많은 부분이 알려져 있지 않다”며 문제를 제기했다.
이와 함께 첨단 광학기술을 말라리아 연구에 적용하려는 노력이 최근 많은 주목을 받고 있는데, 말라리아 연구를 크게 3가지로 나눠 체계적으로 광학기술을 이용하는 전략을 제시했다.
조 君의 이번 연구는 바이오 이미징 기술을 말라리아 감염질환 연구에 통합 적용하고, 말라리아 연구에 적용 가능한 광학영상 방법들을 소개함으로써, 다 학제 간 융합 연구시대에 경쟁력을 갖는 광학-의학연구 전략을 체계적으로 제시한 것으로 높이 평가받고 있다.
조상연 학생은 “고등학교 시절 SEE-KAIST 과제에 출품해 수상하면서 연구에 대한 재미를 느꼈고, 2학년 1학기까지 특정한 학과가 없는 무학과 제도를 운영해 다양한 분야의 융합연구를 할 수 있는 조건을 갖춘 국내 최고의 연구중심대학 KAIST로 진학을 결심했다”며 “특히, 학부생에게 관련분야 최고 교수와 연구기회를 주는 URP 및 개별연구제도로 인해 뛰어난 교수들의 지도와 학교의 충분한 재정적 지원 덕분에 큰 어려움 없이 마음껏 연구를 펼칠 수 있었다”고 말했다.
조 君은 이와 함께 “앞으로 목표는 세상에서 제일 재미있는 융합연구를 하는 과학자가 되는 것”이라며 “제가 하는 연구를 통해 전 세계 어려운 상황에 놓인 많은 사람들을 도우는 데 노력할 것”이라고 말했다.
조 君은 바쁜 학업생활 속에서도 지역사회를 위해 저소득층 중학생들을 위한 봉사단체인 ‘배움을 나누는 사람들’에서 2년간 꾸준히 봉사를 해왔으며, KAIST 자연과학 학술동아리인 ‘KINS’를 설립했고, 자연과학대학 소식지인 ‘KAIST Science’ 기자로도 활동해 왔다.
조 君은 현재 해외 대학원 입학을 계획하고 있으며 올 3월 입대해 의무소방요원으로 군복무를 할 예정이다. 조 君의 할아버지는 우리나라 최초의 소방관인 故 조용완 씨로 소방관에 대한 남다른 인연으로 군 생활을 시작할 예정이다.
한편, 이번 연구는 KAIST ‘신임교원정착연구사업‘과 ’광기술연구소연구사업‘의 일환으로 이뤄졌으며 화학과 학사과정 조상연(22, 제1저자) 君을 포함해 물리학과 학사과정 김수민(24, 제2저자) 학생과 물리학과 김영찬 박사(30, 공저자)가 함께 수행했다.(끝)
붙임 : 논문요약, 보충자료, 사진설명
<논문요약>
논문주제 : 말라리아 연구를 위한 광학 영상기술
학질모기에 의해 전염되는 말라리아에 전 세계적으로 매년 약 3억 명이 감염되고 수백만 명이 사망하고 있지만, 아직도 말라리아 질병의 많은 부분이 알려져 있지 않다. 세계 각국은 말라리아 감염을 연구하고, 말라리아를 진단하고 치료하는 장비 개발에 박차를 가하고 있다.
빌게이츠 Microsoft사 전 회장 부부가 설립한 Bill & Melinda Gates 재단에서 말라리아 연구에 막대한 연구비를 지원하기 시작했으며, Apple, Google, Intel사 등이 연합 설립한 Intellectual ventures사에서도 빛을 이용한 말라리아 진단 연구를 진행하고 있는 것이 그 사례들이다.
최근에는 첨단 광학 기술을 말라리아 연구에 적용하려는 노력이 최근 많은 주목을 받고 있는데, 박 교수 연구팀은 말라리아 연구를 크게 3가지로 나누어 체계적으로 광학기술을 이용하는 전략을 제시했다.
▲말라리아에 감염된 적혈구를 외부 염색 물질을 사용하여 체외에서 광학 영상을 측정하는 방법과 ▲말라리아에 감염된 적혈구를 외부 염색 물질을 사용하지 않고, 적혈구 자체의 광학적 신호를 이용하여 체외에서 영상을 획득하는 방법 그리고 ▲체내에서 말라리아 기생충이 숙주 세포를 감염시키는 과정의 광학 영상을 획득하는 방법이다.
이 논문에서는 물리학(광학)과 의학(감염질환)의 효과적인 융합 연구를 위한 체계화된 전략을 소개했기 때문에 실제 말라리아를 연구하는 연구자들에게 실질적인 도움이 될 수 있을 것이라고 평가받고 있다.
제1저자로 참여한 조상연 학생은 “이번 논문은 연구팀에서 수행하고 있는 굴절률 차이를 이용한 광학영상기술 및 최신 광학영상 기술들이 말라리아에 어떻게 이용될 수 있는가를 소개함으로써, 말라리아 진단 및 치료 연구에 힘을 실어줄 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다.
<보충자료: 용어설명>
○ SEE-KAIST1992년 첫 행사를 시작으로 `Open-KAIST`와 번갈아 격년제로 실시해오는 행사로 KAIST 연구 성과, 과학고 탐구 성과, 산업체 연구개발 제품 등을 직접 보고 체험할 수 있는 KAIST의 대표적인 과학문화 대중화 행사다.
○ 무학과제도학사과정의 우수한 학생들에게 학과선택의 자율성을 보장하기 위해 학과 구 분 없이 입학해 개인의 적성 등을 고려해 2학년 1학기를 마친 후 학과를 선택하는 제도.
○ URP
학사과정 학생들이 지도교수와 지도조교의 지도하에 실질적인 실험 및 연구를 할 수 있도록, 연구비 지원 및 학점 연계를 통해 학부생의 연구를 현실적으로 지원하는 프로그램
① Long-Term URP 프로그램 (연 1회 실시)
가. 연구기간 : 12개월 (2011년 12월 26일~2012년 12월 21일)
나. 지원내역
* 단독 : 장학금 1,500천원+연구비 3,000천원
* 팀 : 1인당 장학금 1,200천원+연구비 4,000천원
② 겨울/봄학기, 여름/가을학기 URP 프로그램
가. 연구기간 : 5개월~6개월
나. 지원내역
* 단독 : 장학금 1,000천원+연구비 1,500천원 * 팀 : 1인당 장학금 800천원+연구비 2,000천원
○ 하이젠베르크
하이젠베르크는 1901년 독일에서 출생했다. 그의 아버지는 의학교수였고 그는 뮌헨대학에서 아놀드 좀머펠트(Arnold Sommerfeld) 밑에서 이론물리를 공부했고, 1923년에 박사학위를 받았다. 같은 해에 그는 괴팅겐대학에서 보른(Max Born)의 조수가 되었으며, 다음해에는 강사가 된다. 다음 3년간 코펜하겐에서 닐스 보어와 함께 일하고, 1927년부터 1941년 까지 라이프치히대학의 이론물리학 교수가 된다.거기서 볼프강 파울리 등과 연구하며 양자 전기 역학과 양자장 이론을 발전 시켰고, 핵 물리학과 고 에너지 물리학의 발전에 넓고도 깊은 영향을 미쳤다. 불확정성 원리로 유명한 하이젠베르크는 양자역학의 탄생에 기여한 공로로 1932년 노벨물리학상을 받았다.
<사진설명>
조상연 학생의 지도교수인 물리학과 박용근 교수
연구자 사진 : 왼쪽부터 김수민 학생, 김영찬 박사, 조상연 학생
Trends in Biotechnology 2012년 2월 호 논문표지
2012.02.01 조회수 27422 -
남창희·홍순형·이대길 교수 대한민국학술원상 수상
우리학교 남창희 물리학과 교수, 홍순형 재료공학과 교수, 이대길 기계공학과 교수가 제55회 대한민국학술원상 수상자로 선정됐다.
대한민국학술원은 지난 9일 정기총회를 열어 제55회 대한민국학술원상 수상자 4명을 선정했다.
그밖에, 서울대 김경진(58·신경생물학) 교수가 수상자로 뽑혔다.
시상식은 9월 17일 학술원에서 열리며, 수상자는 각각 상금 5000만원을 받는다.
2010.07.12 조회수 13367 -
물리학과 신성철 교수, 제10대 한국자기학회장 선출
물리학과 신성철(申成澈, 56) 교수(사진)가 최근 한국자기학회 정기총회에서 제10대 회장에 선출되었다. 임기는 내년 1월부터 2년이다. 申 교수는 자기학분야에서 280여편의 논문을 국내외학술지에 발표한 세계적 학자로, 얼마 전에는 미국물리학회 펠로우(석학회원)로 선정되기도 했으며, KAIST 부총장을 역임했다.
한국자기학회는 "자기의 기초 및 응용에 관한 학문 및 기술의 향상과 산업진흥에 공여함"을 목적으로 지난 1990년에 창립되었으며, 현재 회원 수는 900명이다. 물리학, 금속 및 재료공학, 전기·전자공학 등에서 자기학과 관련된 이학·공학 분야의 연구자와 자기관련 산업관계자 등이 회원으로 가입돼 있다.
2008.12.15 조회수 14741 -
물리학과 신성철, 남창희 교수 美 물리학회 펠로우 선정
우리학교 물리학과 신성철(申成澈, 56) 교수와 남창희(南昌熙, 51) 교수가 美 물리학회(APS) 2008년도 펠로우(석학회원)로 각각 선정되었다.
펠로우는 미국물리학회 회원 중 학술업적이 탁월한 0.5% 이하의 석학급 회원에게만 주어지는 제도다.
申 교수는 자성학 분야에서 280여편의 국내외유명학술지 논문게재와 140여회 학술대회 초청강연을 하였고, 특히 “자화반전 동력학 현상 및 2차원 박크하우젠 잡음 현상 구명”의 대표적 업적으로 펠로우로 선정됐는데, 국내학자로는 이 분야에서 처음으로 선정됐다.
南 교수는 레이저과학 분야에서 100여편의 국내외 유명학술지 논문게재와 50여회의 국제학술대회 초청강연을 하였고, “고출력 펨토초 레이저를 이용한 아토초 결맞는 엑스선 광원 연구”에 대한 업적으로 펠로우에 선정되었다. 南 교수는 이번에 레이저와 광학 관련 대표적 학회인 미국 광학회의 펠로우로도 선정됐다.
이번에 선정된 두 교수의 대표적 업적이 교과부의 창의적 연구사업 등의 기초연구지원을 통해 모두 국내에서 수행한 연구결과여서 우리나라 물리학 수준이 국제적으로 인정받고 있음을 반증하고 있다.
미국 물리학회 펠로우는 4명 이상의 기존 펠로우 추천과 3단계의 엄격한 학술업적 심사를 통해 선정되는데, 한 대학에서 2명이 동시에 선정되는 것은 국내는 물론 국제적으로도 매우 이례적이다. 현재 국내학자 중 미국 물리학회 펠로우로는 김만원(KAIST), 임지순(서울대) 교수 등 4명 정도가 있는 것으로 알려져 있다.
2008.12.04 조회수 15087