%EC%83%9D%EB%AC%BC%EA%B3%B5%EC%A0%95
-
태양전지 소재 이용, 인공광합성 기술개발
- 국제저명학술지 어드밴스드 머티어리얼스 최근호 게재- 이종 분야 (생명과학, 태양전지)간 융합연구 성공사례로 주목
인류는 지금 지구온난화와 화석 연료의 고갈이라는 문제점을 갖고 있다. 이를 해결하기 위해 온난화의 원인인 이산화탄소를 배출하지 않고 무제한으로 존재하는 태양 에너지를 이용하려는 노력이 계속되고 있다.
이러한 가운데 우리학교 신소재공학과 박찬범 교수와 류정기 박사팀이 태양전지 기술을 이용해 자연계의 광합성을 모방한 인공광합성 시스템 개발에 성공했다.
이 기술은 정밀화학 물질들을 태양에너지를 이용해 생산해 내는 ‘친환경 녹색생물공정’ 개발의 중요한 전기가 될 전망이다.
광합성은 생물체가 태양광을 에너지원으로 사용해 일련의 물리화학적 반응들을 통해 탄수화물과 같은 화학물질을 생산하는 자연현상이다.
박 교수팀은 이 같은 자연광합성 현상을 모방해 빛에너지로부터 정밀화학 물질 생산이 가능한 신개념 ‘생체촉매기반 인공광합성 기술’을 개발했다.
이번 연구에서 연구팀은 자연현상 모방을 통해 개발된 염료감응 태양전지의 전극구조를 이용해 다시 자연광합성 기술을 모방해 발전시킬 수 있다는 것을 증명해냈다.
박찬범 교수는 “지난해 양자점을 이용한 인공광합성 원천기술을 개발해 한국과학기술단체 총연합회가 선정한 10대 과학기술뉴스로 선정된 바 있다”며 “이번 연구 결과는 광합성효율을 획기적으로 향상시킴으로써 인공광합성 기술의 산업화에 한 걸음 더 다가선 것으로 평가된다”고 강조했다.
이번 연구는 독일에서 발간되는 재료분야 국제저명학술지인 어드밴스드 머티리얼스(Advanced Materials) 4월 26일자에 게재됐으며 특허출원이 완료됐다.
한편, 연구결과는 재료공학과 생명과학분야의 창의적인 융합을 통해 새로운 공정기술을 개발하는 데 크게 기여했다는 평가를 받았으며, 교육과학기술부 신기술융합형 성장동력사업(분자생물공정 융합기술연구단), 국가지정연구실, KAIST EEWS 프로그램 등으로부터 지원받아 수행됐다.
2011.04.26 조회수 21078 -
국제 생물공정학술지, 장호남교수 정년퇴임 특집호 헌정
생물공정 및 배양기술의 세계적인 리더로 인정받아, 세계적인 학자에게만 드물게 주어지는 국제학술지 특집호 헌정 영예
KAIST(총장 서남표)는 세계적 생물공정 학술지인 독일 스프링거사 발간하는 생물공정 바이오시스템공학(Bioprocess and Biosystems Engineering; BPBSE)지가 오는 2월말 정년퇴임하는 생명화학공학과 장호남(66세) 교수의 업적을 높이 평가해 기념 특집호를 발간했다고 26일 밝혔다. BPBSE지는 1986년 3월 창간한 24년 전통의 생물공정분야 전문 SCI학술지이다.
세계적인 학술지의 전체 내용을 1인 학자를 위한 기념특집호로 발간한 경우는 매우 드문 사례로 장 교수의 지난 34년간의 생물공정, 생물배양 관련 연구가 세계적으로 인정받고 있으며, 그 탁월한 업적을 세계적으로 인정했다는데 의미가 있다.
2010년 신년호로 발간된 특집호는 ‘장호남: 위대한 생물화학공학자와 그의 고농도배양에 관한 평생의 기여(Ho Nam Chang: Life of a great biochemical engineer and his life-time contribution to high cell density culture)’라는 표지제목으로 발간됐다.
장 교수의 생물공학분야 기여에 감사하고 정년퇴임을 기념하고자 하는 미국, 일본의 동 분야 최고의 전문가들과 장 교수 제자들의 논문 20편이 실렸다.
이번 특집호의 초청편집자인 이상엽 특훈교수는 ”장 교수님은 생물공학, 생물공정 분야의 세계적인 거목이다. 세계적으로도 관련 분야에서 모르는 사람이 없다. 2년 전 독일에서 개최된 학술지 편집회의에서 편집장, 부편집인들, 편집위원들이 장호남 교수의 정년기념 특집호 발간을 만장일치로 찬성했다“고 밝혔다.
장 교수는 1944년 남해생으로 1976년 KAIST에 교수로 부임해 지난 34년간 국제학술지 논문 235편, 국내학술지 논문 153편, 3권의 저서, 51건의 특허를 낸 업적이 있으며, 논문의 총 피인용 횟수는 4190여회에 달하는 세계적인 석학이다.
현재도 9개의 국내외학술지 편집위원으로 활동 중이다. 우수연구센터인 생물공정연구센터의 소장, 기초기술연구회 이사, KAIST 교무처장 및 학장, 한국생물공학회 회장, 한국공학한림원 부회장 등을 역임했으며 국민훈장 목련장, 한국공학상, 아시아태평양 생물화학공학상 등 다수의 상을 수상했다.
2010.02.26 조회수 18747 -
KAIST, 바이오에너지-바이오석유화학 물질 생산 대사공학 심포지움 개최
- 오는 20일 오후1시, 교내 정문술빌딩 드림홀에서- 바이오에너지와 바이오석유화학물질 생산을 위해 필수적 으로 요구되는 대사공학의 최신 전략과 방향 제시우리학교는 오는 20일, BK21 화학공학사업단(단장 박승빈 교수)과 바이오융합연구소(소장 김선창 교수, 공동소장 이상엽 특훈교수)에서 바이오에너지와 바이오석유화학물질의 효율적인 생산을 위한 핵심 대사공학 전략과 실사례 발표행사인 대사공학 심포지움를 개최한다고 밝혔다.
유가가 배럴당 125불을 상회하고, 환경문제, 그리고 바이오연료의 대량생산에 의한 곡물가 폭등 등이 국제적으로 이슈화가 되고 있는 지금 바이오매스로부터 화학물질을 생산하는 바이오리파이너리 프로그램과 바이오에너지를 생산하고자 하는 노력이 전 세계적으로 경주되고 있다.
한국생물공학회 대사공학분과위원회와 교육과학기술부 게놈정보 활용 통합 생물공정개발사업단이 주관하는 이번 심포지움에서는 재생 가능한 바이오매스로부터 에너지와 화학물질을 생산하는 바이오리파이너리 및 바이오에너지 연구 관련 전문가들의 발표가 있을 예정이다. 또한, 이러한 연구와 개발을 가능하게 하는 핵심 기술에 대한 강의도 준비 되었다. 특히, 게놈수준에서의 대사회로의 분석에 관한 세계적 전문가인 버나드 폴슨교수(캘리포니아대학, 샌디애고)의 주제 강연이 있다. 이어서 6명의 관련 국내 전문가들(아주대 박명준 교수, 울산대 홍순호 교수, 부산대 이선구 교수, 한국생명공학연구원 곽상수 박사, 경상대 김선원, 고려대 김경헌 교수)의 강의가 있다. 이번 심포지움은 바이오에너지와 바이오석유화학물질 생산을 위해 필수적으로 요구되는 대사공학의 최신 전략과 방향을 파악할 수 있는 좋은 기회가 될 것으로 보인다.
2008.05.15 조회수 22691 -
생명화학공학과 이상엽교수팀, 게놈 정보 이용 숙신산 고효율 생산 균주 개발
과학기술부 게놈정보 활용 통합 생물공정 원천기술 개발 사업 결실
1. 연구 개발 과정 및 결과
전 세계적으로 최근까지 350여종 이상의 생물체에 대한 전체 게놈 서열이 발표되고 1900여종에 대한 게놈서열이 진행되고 있다. 따라서 이들 정보를 활용한 게놈 수준의 연구에 대한 관심이 집중되고 있는 시점에서, 국내에서 게놈에서 생물공정까지 이르는 체계적인 연구기법을 통해 유용한 화학물질을 효율적으로 생산하는 미생물을 개발하는 개가를 올렸다.
KAIST 생명화학공학과 이상엽 LG화학 석좌교수(李相燁, 42세)연구팀이, 자체적으로 완성한 맨하이미아 균주의 게놈 정보를 기반으로 대사공학 기법을 활용하여 숙신산 고효율 생산 균주를 개발하였다고 9일 밝혔다. 이번 연구에 사용된 균주는 이교수팀이 한우의 반추위에서 분리한 맨하이미아균으로서, 이 균주의 게놈 프로젝트 완성 결과는 우리나라 최초의 게놈 논문으로 2004년 10월 네이처 바이오테크놀로지 (Nature Biotechnology)에 게재한 바가 있다.
이 교수는 이상준 박사, 송효학 박사와 함께 과학기술부 게놈 정보 활용 통합생물공정 원천기술 개발사업의 지원으로, 게놈 수준에서의 대사공학 기법을 적용하여 고효율로 숙신산을 생산함과 동시에 문제가 되는 부산물의 생산을 최소화 할 수 있는 균주를 개발하는데 성공하였다. 즉, 이제까지의 균주개발 연구 방식을 뛰어 넘어 게놈에서 유용한 생명공학제품의 효율적인 생산을 가능하게 하는 새로운 연구 모델을 제시하고, 이를 검증받았다는 점에서 그 의미가 더욱 크다.
이 교수팀은 생물정보학 기법을 이용하여 맨하이미아 게놈 정보로부터 숙신산 생산에 직.간접적으로 관여하는 유전자들을 발굴하고, 이를 바탕으로 숙신산은 많이 만들면서 초산, 젖산, 개미산 등 부산물은 거의 만들지 않는 균주를 디자인 하였다. 이렇게 디자인된 균주를 실제 제작하기 위하여 신규 유전자 조작 시스템 개발을 시작으로, 균주 유전자 제거 기술, 형질전환 기술 등을 개발하였고, 회분식 유가식 배양기술을 개발 실제 발효 연구까지 수행함으로서 게놈에서 생물공정에 이르는 체계적인 시스템을 개발하게 되었다.
2. 연구 개발성과 및 향후계획
맨하이미아를 이용하여 생산하는 숙신산은 일명 호박산으로 화학 핵심 전구체로 사용되어지고 있으며, 생분해성 고분자, 청정용매 (green solvent) 등으로도 사용이 가능하여 향후 1조원 이상의 시장규모를 형성할 것으로 예상되고 있다. 이 교수팀이 개발한 숙신산 과생산 균주개발 기술은 향후 우리나라에서 바이오기반의 화학물질 생산기술 개발에 있어 우위를 점할 수 있는 상징적인 의미가 있으며, 실제 바이오 기반 숙신산 생산기술의 상용화 가능성을 높여주었다는 평가를 받고 있다.
선진국을 중심으로 지속가능한 산업개발의 핵심으로서 원유에 의존하지 않고 재생 가능한 원료로부터 화학물질을 생산하는 환경친화적인 기술개발에 집중적인 연구 개발이 이뤄지고 있다. 이러한 시점에서, 이번 이교수팀이 개발한 연구 결과는 국내 바이오산업이 미국, 유럽, 일본 및 다른 선진국보다 우위성을 가질 수 있는 핵심 기술이 될 수 있다는 가능성을 보였다는 점에서 큰 의미가 있다. 특히, 우리나라 생명공학자들이 다양한 산업생명공학 기술 개발에 박차를 가하고 있어 그 전망이 더욱 밝다고 하겠다.
특히, 맨하이미아 균은 숙신산을 생산하기 위하여 다량의 이산화탄소를 고정화함으로써 교토협약 및 UN 기후변화협약에의 대응에도 기여할 뿐 아니라, 배럴당 60불 이상의 고유가 시대에 원유에 의존하지 않고 재생가능한 원료로부터 숙신산 생산을 가능하게 함으로써 같은 기술을 다른 화학물질과 바이오에너지 생산에 적용함으로서 국내 원유 수입 의존도를 줄일 수 있다.
이번에 개발된 숙신산 고효율 균주와 관련하여 대사공학적으로 고효율 숙신산 생산 균주 특허 1건, 핵심 유전자 특허 3건, 배양 특허 1건이 출원되었으며, 미국 미생물학회에서 발간하는 응용미생물 관련 권위 학술지인 응용환경미생물학지(Applied and Environmental Microbiology) 3월호에 게재되었다.
이 교수는 “게놈 정보로부터 균을 체계적으로 엔지니어링하여 숙신산 고효율 균주를 탄생시킨 이상준 박사와 그에 따른 다양한 발효기술을 개발한 송효학 박사가 함께 만들어 낸 훌륭한 합작품이다”라고 평가하고, “향후 관련 기술을 지속적으로 발전시켜 게놈정보를 이용한 통합적인 생물공정 개발 원천기술을 확보하여 우리나라 생명공학 산업의 발전에 기여하고 싶다”고 말했다.
2006.03.14 조회수 19196
-
KAIST 출신 이동엽 박사, 싱가폴 대학 교수와 국립연구소에 동시 부임
생물학, 전산학, 시스템공학 융합학문인 생물정보학 및 시스템생물학 전공
국내외 17편의 논문발표와 가상세포 모델 개발로 주목받고 있는 연구자
KAIST 출신 토종박사가 세계 20위권의 싱가포르 국립대학의 조교수로 임용됨과 동시에 싱가포르의 대표적인 정부연구소인 생물공정기술연구 소(Bioprocessing Technology Institute, BTI)의 연구원으로 초빙되었다.
화제의 주인공은 KAIST 생명화학공학과(지도교수:박선원, 공동지도교수:이상엽)에서 박사학위를 받고 현재 KAIST 생물정보연구센터(소장 : 이상엽)에서 선임연구원으로 재직 중인 이동엽(李東燁, 31)박사.
李 박사는 KAIST에서 국내 최초로 생물학과 전산학, 그리고 시스템공학의 최첨단 융합학문인 생물정보학 및 시스템생물학을 전공했으며, 국내외 17편의 논문발표와 가상세포 모델 개발로 국내외의 주목을 받고 있었다. 현재는 과학기술부의 시스템 생물학 연구사업에서 이상엽 교수팀의 인실리코(in silico)부분 팀장으로 활동하고 있다.
최첨단 생명공학 시설을 가지고 있는 싱가포르의 BTI 연구소에서는 이미 연구원으로 결정된 상태였지만, 연구소와 학교의 협력연구를 李 박사가 제안했고, 마침 시스템 생물학연구를 처음 시작하는 싱가포르 국립대학이 李 박사를 찾게 된 것이다. 이후 싱가포르 국립대학은 BTI 연구소와의 4개월에 걸친 협의 끝에 연구소와 학교에서 동시에 일할 수 있도록 요청하였다.
“BTI는 싱가폴 바이오 산업관련 정부투자연구소와 글락소스미스클라인(GSK), 노바티스를 비롯한 세계적인 제약회사의 연구개발(R&D)센터가 모여 있는 생명과학 복합단지(바이오폴리스)에 위치한 최첨단 정부연구소 중의 하나이다.”
“이제는 모든 학문 간에 벽은 더 이상 존재하지 않는다고 본다. 경쟁력을 갖추기 위해서는 이들을 어떻게 융합해서 새로운 것을 이끌어 내느냐가 관건이다.” 李 박사는 이러한 융합기술을 적용할 수 있는 최적의 장소가 싱가포르라며, 싱가포르 국립대학의 훌륭한 교수진과 학생들, 그리고 BTI 연구소의 최첨단 실험장비를 활용, 접목하는 가교역할을 하게 될 것이라고 포부를 밝혔다.
이번 李 박사의 임용은 외국의 박사학위나 포스트 닥 경험이 없이 순수하게 국내에서 연구해 외국에 진출하는 성공적인 사례로 꼽히며, 이것이 가능했던 이유는 박사과정동안 세부 전공이 전혀 다른 두 명의 공동지도교수의 전공을 융합해서 새로운 전공을 만들 수 있었기 때문이다. KAIST 생명화학공학과의 박선원 교수와 이상엽 교수는 각각 화학공정시스템 분야와 생명공학 분야의 세계적인 권위자로, 과학기술부의 시스템 생물학 연구사업의 일환으로 공동연구를 위해 동시에 지도하게 된 것이다. 또한 李 박사는 BK21 화공사업단(단장 박정기 교수)의 지원을 받아 미국, 독일에서의 단기 해외 연구를 한 경험이 외국대학에서 교수도 할 수 있다는 자신감을 갖는데 도움이 되었다고 밝혔다.
이상엽 교수는 “이동엽 박사는 정말 보기 드문 재원이다. 넘치는 아이디어와 적극적인 연구자세는 최고 수준이다. 싱가폴에 가서도 KAIST와 지속적인 협력 연구를 하게 될 것이다.” 라며, 큰 기대감을 표시했다.
박선원 교수는 “이동엽 박사는 연구에 대한 열정이 대단히 커서 공정시스템 분야에서도 많은 연구를 했고, 공정시스템분야와 대사공학 분야의 기술들을 융합, 시스템 생물학 분야에 좋은 연구결과를 내었다. 앞으로 싱가포르 측과 KAIST간의 공동연구로 큰 시너지 효과를 낼 수 있을 것으로 기대된다.” 라고 밝혔다.
KAIST 생명화학공학과 박승빈 학과장은 “현재 우리 학과의 국제화 지수는 매우 높은 편이다. 외국인 석박사 유학생도 10여명 있고, 영어강의도 많이 개설되는 편이다. 박사과정 세미나를 영어로 하고 있고, 일년에 한 두번은 국제학술회의에서 영어로 발표할 기회를 갖고 있다. 이는 교육부의 BK21 국제화 사업의 일환으로 가능했다. 앞으로 이런 분위기가 지속되어 많은 졸업생들이 이동엽 박사와 같이 국제적으로 인정받는 인재가 되기를 바란다” 고 말했다.
2005.06.09 조회수 25703
-
생물정보(연), 국제학술행사 최우수논문상 석권
KAIST 생물정보연구센터(소장 이상엽 李相燁 LG화학석좌교수, 41) 소속 학생과 연구원이 최근 개최된 생물정보학 분야 국제학술대회에서 최고의 영예인 최우수 논문상을 수상했다.
생명화학공학과 박사과정 최형석(崔亨碩, 30), 석사과정 김태용(金兌勇, 28)씨와 선임연구원 이동엽(李東燁, 31)씨는 지난 1월 말 싱가포르에서 개최된 제 3회 아시아 태평양 생물정보학회(Asia Pacific Bio informatics Conference)에서 대사 흐름분석을 보다 정확하게 하기 위한 방법에 관한 공동 논문을 제출, 21개국 140여 편의 논문을 제치고 최우수 논문상을 차지했다.
이들이 수상한 최우수 논문상은 생물정보학 분야의 뛰어난 업적을 인정하여 아시아태평양 생물정보학회의 전문가들이 수여하는 상이다.
이번 수상에 대해 이상엽 지도교수는 “대사회로 분석 및 시스템생물학을 주도적으로 연구하는 KAIST 생물정보연구센터의 연구 결실”이라고 그 의미를 밝혔다.
한편, 아시아 태평양 생물정보학회(Asia Pacific Bioinformatics Conference)는 생물정보학 및 생물공정, 그리고 그 응용에 초점을 맞추어 환태평양 국가들의 관련 전문가들이 주최하는 행사이다. 이번에 개최된 제 3차 학회는 지난 1월 15일부터 21일까지 6박 7일간의 일정으로 싱가포르 국립대학(National Univ. of Singapore)에서 개최됐다. 이번 학회에는 미국을 비롯 캐나다, 일본, 호주, 대만 중국, 인도 등 미주와 아시아, 오세아니아의 약 21개국에서 200여명의 관련학자들이 참석했다.
<최형석 박사과정 외 공동논문 수상 개요>
▶논문제목 :
SRD를 이용한 내부대사흐름분석 (Constraint-based Flux Analysis :
Exploring Internal Flux Patterns Further Constrained by Split Ratio Determinant)
▶ 논문저자 : 최형석, 김태용, 이동엽, 이상엽
▶ 논문내용 :
현재까지의 세포내 대사흐름분석 방법은 크게 두가지로 나뉘어 진다. 하나는 Linear programing(LP)을 기본으로 하는 분석방법이고 다른 하나는 동위원소로 표지된 탄소원을 이용하여 나오는 결과값을 이용 파라미터 추정방법을 이용하는 방법이다. 전자는 그 계산이 비교적 쉬우나 정확한 내부대사흐름값을 얻어내기가 쉽지 않고, 후자는 비교적 정확한 내부대사흐름을 측정할 수 있으나 너무 어렵고 복잡한 단점을 지니고 있다. 본 논문에서는 동위원소로 표지된 탄소원을 이용한 실험에서의 중간과정의 생물학적 의의를 수학적으로 해석하여 내부 대사 흐름의 중요한 몇몇 갈림길에 대한 비율을 계산해 내고 이를 이용하여 LP를 이용한 대사흐름분석을 함으로써 보다 정확하고 계산이 쉬운 새로운 방법론을 제시하였다.
▶ 최우수논문상 선정이유
내부대사흐름을 결정할 수 있는 새로운 방법론을 제시하였으며 또한 이 방법론은 사용자의 이해나 접근이 기존의 다른 방법론보다 쉽다.
2005.02.07 조회수 25017
-
이상엽 교수, 세계적 국제학술지 부편집인으로 선임
생명화학공학과 및 바이오시스템학과 이상엽(李相燁, 41, LG화학 석좌교수)교수는 최근 스프링거(Springer)사가 발행하는 생명공학 전문 국제학술지 "생물공정 및 바이오시스템공학 (Bioprocess and Biosystems Engineering)"지의 부편집인 (Associate Editor)으로 선임됐다.
앞으로 이 학술지에 투고되는 논문의 심사를 책임지며 학술지 기획에 참여하게 된 李 교수는 "우리나라 연구자들의 논문이 많이 게재될 수 있도록 노력하겠다"고 밝혔다.
KAIST는 스프링거사가 시스템생물학 분야에서의 이 교수 연구업적을 높이 평가해 편집위원으로 선임했다고 소개했다.
현재 과학기술부의 대사공학 국가지정연구실을 맡고 있기도 한 李 교수는 이 학술지 외에도 "바이오테크놀로지 바이오엔지니어링"지, "대사공학"지, "응용미생물 생물공학"지, "생물화학공학"지, "생물정보학 및 전산생물학" 지 등 10여개의 세계적인 생명공학 관련 학술지 편집인 및 부 편집인, 편집위원 등으로 활동하고 있다
2005.01.12 조회수 23141