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제10회 KINC 융합연구상 시상식 개최
우리 대학 나노융합연구소(연구소장 정희태)는 5월 19일 본교에서 제 10회 ‘KINC 융합연구상’ 시상식을 개최했다.
‘KINC 융합연구상’은 전년도 실적을 기준으로 나노융합연구 업적이 우수한 연구자를 포상해 융합연구 분위기를 장려하고 연구 의욕을 고취하기 위해 제정됐다.
이 상은 포상을 통하여 융합연구에 대한 적극적인 참여 동기를 부여하기 위하여 2011년도 만들어졌으며, 연구 내용의 질적 수준과 연구팀의 융합성이 가장 우수한 공동 연구팀에게 주어지는 ‘최우수 융합논문’ 부문과 다양한 연구진과 공동 연구한 융합논문 실적수가 가장 많은 연구자를 선발하는 ‘최다수 융합논문’ 부문으로 나눠 시상하고 있다.
올해에는 생명화학공학과 김희탁 교수, 신소재공학과 김상욱 교수 공동 연구팀과 생명화학공학과 김범준 교수가 각각 ‘최우수 융합논문’ 부문과 ‘최다수 융합논문’ 부문의 수상자로 선정됐다.
‘최우수 융합논문’으로 선정된 이번 연구는 세계 최초 멤브레인이 필요 없는 새로운 개념의 물 기반 아연-브롬 전지 개발에 성공하며 국제 학술지 ‘어드밴스드 머티리얼즈(Advanced materials)’12월 27일자 표지논문에 선정됐다. (논문명: High-Energy Efficiency Membraneless Flowless Zn-Br Battery: Utilizing the Electrochemical-Chemical growth of Polybromides) 특히 이주혁 박사과정과 변예린 박사후연구원이 공동 1 저자로 참여한 이번 연구 결과는 탄소 소재에 대한 전문성과 전기화학 분석에 관한 경험을 바탕으로 두 연구팀의 융합성이 크게 돋보였다.
또한, ‘최다수 융합논문’ 부문 수상자 김범준 교수는 유기태양전지 및 고분자 합성 분야에서 교내‧외 다양한 연구진과 공동 연구한 다수의 융합논문 성과를 도출하면서 나노과학기술 발전에 크게 기여한 공로를 인정받았다.
행사를 주최한 나노융합연구소 정희태 소장(생명화학공학과 교수)은 “올해 KINC 융합연구상 시상 행사가 10회째를 맞이한 것을 매우 뜻깊게 생각한다.”며 “앞으로도 융합연구가 발전할 수 있는 연구 환경을 조성하기 위해 나노융합연구소가 앞장서겠다.”고 밝혔다.
한편, ‘나노융합연구소’는 나노과학기술분야에서 학과 간의 경계를 허물어 진정한 학제 간 공동연구를 촉진하고 창조적인 융합연구를 추진하기 위해 지난 2006년 6월 KAIST 연구원 산하 조직으로 설립되었다. KAIST의 대표적인 융합연구소로 자리 잡은 나노융합연구소는 13개 학과 약 90여 명의 교수가 참여하고 있으며, 세계를 선도하는 나노융합연구 허브대학연구소를 목표로 활발한 연구 성과를 배출하고 있다.
2020.05.19 조회수 19985 -
코로나19 극복을 위한 실시간 온라인 국제포럼 22일 개최
▣ 글로벌 전략연구소 2020 국제포럼 생중계 채널(22일 오전 9시부터 약 3시간 스트리밍 예정)
① YouTube KAIST 채널: https://www.youtube.com/channel/UC8JOLZ-YA34ylQTz2tqSlGw
② YouTube KTV 채널: https://www.youtube.com/user/chKTV520
③ NAVER TV: https://tv.naver.com/ktv
전 세계를 위협하고 있는 코로나19의 팬데믹(세계적 대유행)을 극복하기 위해 KAIST가 실시간 온라인 국제포럼을 개최한다.
KAIST(총장 신성철)는 오는 22일(수) 오전 9시부터 대전 본원 학술문화관(E9) 5층 정근모 컨퍼런스 홀에서 `글로벌전략연구소(이하 GSI, Global Strategy Institute)-국제포럼 2020(GSI -IF2020)'을 개최한다고 20일 밝혔다.
`코로나19 극복을 위한 글로벌 협력방안'을 주제로 열리는 이 포럼은 방역과 의료의 문제를 넘어 정치·경제·산업 및 교육시스템 전반에 걸쳐 야기된 국제 사회의 위기를 예측하고 이를 효과적으로 극복하기 위해 다방면의 대책과 국제협력 방안을 모색하고자 KAIST가 마련했다.
그동안 코로나19 사태에 관해 많은 논의가 이뤄져 왔지만 국제적인 기업과 단체, 교육기관이 뜻을 합해 `포스트 코로나 시대 이후'의 글로벌 협력방안을 논의하는 것으로는 세계에서 맨 처음 시도되는 사례다. 참가자들의 안전을 위해 온라인 플랫폼에서 발표와 토론이 진행되며 유튜브 스트리밍 실시간 중계 등을 통해 전 세계에 생중계될 예정이다.
현재 전 세계는 코로나19의 창궐로 인해 지역의 구분 없이 감염자와 사망자가 속출하는 심각한 위기에 봉착해 있다. 특히, 감염병 확산에 있어 신종플루나 메르스 등과는 확연하게 다른 형태를 보인 탓에 사회 전반으로 감염 공포증이 퍼져갔으며, 이로 인해 우리의 생활은 언택트(비대면) 체계로 급속하게 전환돼 가고 있다.
재택근무·온라인 교육·온라인 유통·기호성 소비 감소·노년층의 온라인 활동 증가 등으로 대표되는 이 현상은 전 세계적으로 정치·경제·사회·산업·교육·보건·의료 분야뿐만 아니라 인류가 영위해온 일상생활을 크고 깊게 변화시키고 있다.
그러나, 코로나19를 극복하기 위한 백신이나 치료제 개발에는 상당한 시간이 걸릴 것으로 예상되는 등 의료나 과학기술을 통한 확실한 해결책은 아직까진 제시되지 않고 있다.
여기에 더해 세계 각국은 정치적인 이해관계와 의료 수준·경제 상황에 따라 각기 다른 정책을 내놓고 있다. 또한, 의료 약품·부품·기기 등에 대해 수출 금지를 포함하는 제한 정책까지 등장할 만큼 자국민 보호를 명분으로 한 자국 이해주의가 날로 확산되고 있다.
이런 상황일수록 코로나19 사태의 극복을 국제 협력과 공조가 무엇보다도 중요하게 대두되어야 하지만 현재까지는 심도 있는 토론과 정책 제시가 여전히 이뤄지지 않고 있다.
KAIST GSI와 세계경제포럼(이하 WEF) 한국4차산업혁명정책센터(이하 한국 4IR정책센터)가 공동주최하는 이번 포럼은 코로나19가 촉발시킨 다양한 변화에 대한 이해를 바탕으로 논의를 진행하기 위해 세계 각국의 전문가들을 연사로 초청했다.
신성철 총장은 개회사에서 "이번 코로나19 사태는 전 세계가 초연결(Hyperconnectivity) 사회로 밀접하게 이어져 있다는 사실을 다시 한번 극명하게 확인한 계기가 됐다ˮ고 강조하면서 "과학기술 기반의 국제 공조와 협력만이 글로벌 위기를 극복할 수 있는 돌파구를 만들 수 있으며, 이를 위해 KAIST가 지닌 모든 역량과 자원을 아낌없이 투입해 전 세계가 정치·사회·경제적으로 새로운 표준(new norm)을 구축하는데 기여할 것ˮ이라는 메시지를 국제 사회에 전달할 예정이다.
정세균 국무총리는 축사를 통해 `우리 정부의 투명성·개방성·민주적 절차의 기본 원칙에 기반한 방역 대책 성공 사례'를 소개한다. 정부의 경험을 공유해 코로나19로 고통을 겪는 국가들이 어려움을 극복할 수 있도록 돕는 것이 세계적인 위기 상황에서 대한민국이 할 수 있는 국가 차원의 기여라는 점을 강조할 예정이다.
KAIST GSI 소장을 맡고 있는 김정호 교수(전기및전자공학부)는 "코로나19로 인해 발생한 전 세계의 사회·경제적 파장에 대해 통찰하고, 앞으로 전개될 미래를 예측하기 위해 마련한 자리ˮ라고 이번 포럼의 개최 배경에 관해 설명했다.
김 교수는 이어 "백신과 치료제의 개발뿐만 아니라 인공지능 기술 등 과학기술적 접근법을 다 같이 모색하고 코로나19 극복을 위한 국제 협력 방안이 다방면으로 제시될 것ˮ이라고 밝혔다.
`코로나19 극복을 위한 글로벌 협력방안'을 본격적으로 다룰 기조연설에는 총 다섯 명의 연사가 발제자로 나선다.
아하누 베흐나흐(Arnaud Bernaert) WEF 세계건강보건부문장은 이번 감염병 사태의 극복을 목적으로 새롭게 출범한 WEF의 `코로나19 행동 플랫폼(COVID Action Platform)에 대해 소개한다. WEF를 주축으로 국가·기관·기업들의 글로벌 협력방안과 전략을 제시하고 이를 통해 전례 없는 위기 사태를 극복해나갈 방안을 제안할 예정이다.
이어, 제롬 김(Jerome H. Kim) 국제백신연구소 사무총장은 `코로나19 백신 개발(Vaccine Development for SARS-CoV-2)'을 주제로 새로운 감염병이 발생했을 때 바이러스의 특성과 실재하는 위협을 신속하게 파악하고 관련 백신과 치료제 개발 기간을 단축할 수 있는 글로벌 차원의 상시적인 지원 체계 구축에 대해 발표한다.
또한, 교육 분야의 발제자로 나서는 알렉산드로 파파스피리디스(Alexandros Papaspyridis) 미국 MS社의 고등교육산업솔루션 이사는 `뉴노멀의 준비(There is no turning back: preparing for the new normal)'에 관해 강연을 펼친다.
파파스피리디스 이사는 온라인 교육 체제의 전면 도입 등 코로나19 사태가 촉발시킨 전 세계 교육 분야의 변화를 소개하고 이후에 도래할 뉴노멀 시대를 위한 고등교육산업 솔루션과 AI 기반 고등교육 디지털 혁신 사례 적용 등 향후 추진해야 할 교육 혁신 전략을 소개한다.
이 밖에 용홍택 과학기술정보통신부 연구개발정책실장과 최윤재 KAIST AI 대학원 교수가 각각 `한국의 코로나19 대응 현황과 국제협력 방향'과 `코로나19와 AI: KAIST의 현재 연구'를 주제로 강연을 이어갈 예정이다.
이어지는 패널 토론은 두 개의 주제로 나뉘어 진행된다. `경제 위기와 교육 변화의 영향(Impact of Economy Crisis and Education Changes)'을 다루는 첫 번째 토론에서는 미국의 대표적인 싱크탱크인 브루킹스연구소(Brookings Institution)의 레베카 윈스럽(Rebecca Winthrop) 유니버설교육센터 공동소장과 데이비드 달러(David Dollar) 선임 펠로우, 나영선 한국직업능력개발원장, 서중해 한국개발원 경제정보센터 소장 등이 참여해 의견을 교환할 예정이다.
두 번째 토론에서는 `의료 건강관리, 인공지능, IT기술의 역할(Role of Medical Healthcare, AI and IT Technologies)'을 주제로 다룬다. 이를 위해 류왕식 한국파스퇴르연구 소장, 크리스틴 백(Kristen Beck) IBM 연구원, 신진우 KAIST AI 대학원 교수 등이 심도 있는 토론을 진행할 계획이다.
이번 포럼은 `유튜브 KAIST 채널'과 `유튜브 KTV 채널'에서 실시간 중계되며 NaverTV에서도 온라인으로 방송된다. 해당 매체를 통해 누구나 방청할 수 있고 KAIST 홈페이지와 SNS를 통해 생중계 채널의 주소를 확인할 수 있다. 또한, 글로벌 포럼의 특성상 영어로 진행되기 때문에 동시통역 자막이 제공된다.
한편, 이번 포럼을 주관하는 KAIST의 글로벌전략연구소(Global Strategy Institute)는 과학기술 전문지식을 기반으로 하는 전 세계 및 국가적 문제에 대한 통찰력을 제공하는 KAIST의 싱크탱크 조직으로 올 2월 설치됐다.
2020.04.20 조회수 29971 -
고효율 페로브스카이트-실리콘 탠덤 태양전지 개발
신소재공학과 신병하 교수 연구팀 주도의 공동 연구팀(서울대학교 김진영 교수, 세종대학교 김동회 교수, 미국 국립재생에너지 연구소 Kai Zhu 박사, 노스웨스턴 대학 정희준 박사)이 큰 밴드갭의 페로스카이트 물질을 개발하고 이를 적용해, 26.7%의 광 변환 효율을 갖는 고효율 페로브스카이트-실리콘 탠덤(tandem) 태양전지를 구현했다.
이번 연구는 과거 불안정하다고 알려진 큰 밴드갭 유무기 하이브리드 페로브스카이트 물질(Organic-Inoraganic Hybrid Perovskite)의 안정화 및 고효율화하는 기술을 개발함과 동시에, 이를 실리콘 태양전지와 적층해 고효율 탠덤 태양전지를 개발했다는 점에서 향후 30% 이상의 초고효율 태양전지 개발에 이바지할 수 있을 것으로 기대된다.
신병하 교수가 교신저자로, 김대한 박사과정이 1 저자로 참여한 이번 연구결과는 국제 학술지 ‘사이언스(Science)’ 3월 26일 자 온라인판에 게재됐다.(논문명: Efficient, stable silicon tandem cells enabled by anion-engineered wide bandgap perovskites)
기존의 단일 태양전지로는 약 30% 초반의 한계효율을 넘을 수 없다는 쇼클리-콰이저(Shockley-Queisser) 이론이 존재한다. 이에 단일 태양전지 효율의 한계를 극복하기 위해 연구자들이 2개 이상의 태양전지를 적층 형태로 연결하는 기술인 탠덤 태양전지 개발을 위해서 노력하고 있다.
하지만 탠덤 태양전지의 상부 셀(cell)로 적합한 큰 밴드갭의 페로브스카이트는 빛, 수분, 산소 등의 외부 환경에 민감하게 반응하는 낮은 안정성 때문에 고품질의 소자를 합성할 수 없다는 한계가 존재했다.
연구팀은 새로운 음이온을 포함한 첨가제를 도입해 페로브스카이트 박막 내부에 형성되는 2차원 안정화 층(passivation layer)의 전기적·구조적 특성을 조절할 수 있다는 것을 밝혔고, 이를 통해 최고 수준의 큰 밴드 갭 태양전지 소자를 제작했다. 공동 연구팀은 더 나아가 개발한 페로브스카이트 물질을 상용화된 기술인 실리콘 태양전지에 적층해 탠덤 태양전지를 제작하는 데 성공했고, 최고 수준인 26.7%의 광 변환 효율을 달성했다.
연구팀의 기술은 향후 첨가제 도입법을 통한 반도체 소재의 2차원 안정화 기법에 대한 방향을 제시할 수 있으며, 유무기 하이브리드 페로브스카이트 물질을 이용한 태양전지, 발광 다이오드, 광 검출기와 같은 광전자 소자 분야에 응용될 수 있을 것으로 기대된다.
신병하 교수는 “페로브스카이트 태양전지 기술은 지난 10년간 눈부신 발전을 이뤄, 이제는 상용화를 고민해야 하는 시기이다. 실리콘 태양전지와의 이종 접합 구조를 통한 고효율 달성은 페로브스카이트 태양전지 기술의 상용화를 앞당기는 데 도움이 될 것이다”라며 “연구결과는 향후 30% 이상의 초고율 탠덤 태양전지 구현에 초석이 될 것이다”라고 말했다.
이번 연구는 한국연구재단 나노소재기술개발사업, 중견연구자지원사업, 산업통상자원부(MOTIE)와 한국에너지기술평가원(KETEP) 에너지기술개발사업, 알키미스트 프로젝트, BK21 사업의 지원을 통해 수행됐다.
2020.03.30 조회수 21527 -
김희탁 김상욱 교수, 멤브레인 필요 없는 새로운 물 기반 전지 개발
우리 대학 생명화학공학과 김희탁 교수와 신소재공학과 김상욱 교수 공동 연구팀이 전기화학 소자의 핵심 부품인 멤브레인을 사용하지 않고도 에너지 효율 80% 이상을 유지하면서 1천 번 이상 구동되는 새로운 개념의 물 기반 아연-브롬 전지를 개발했다.
이번 연구를 통해 일본, 미국의 수입에 의존해 온 다공성 분리막이나 불소계 이온교환막을 사용하지 않는 기술로, 해당 기술에 대한 대외 의존도를 낮출 수 있을 것으로 기대된다.
이주혁 박사과정과 변예린 박사후연구원이 공동 1 저자로 참여한 이번 연구는 국제 학술지 ‘어드밴스드 머티리얼즈(Advanced materials)’12월 27일자 표지논문에 선정됐다.(논문명: High-Energy Efficiency Membraneless Flowless Zn-Br Battery: Utilizing the Electrochemical-Chemical growth of Polybromides)
최근 태양광, 풍력 등 신재생에너지의 불안정한 전력 공급을 해결하기 위해 전기 에너지를 미리 저장했다가 필요한 시간대에 사용할 수 있는 에너지저장장치(ESS)가 주목받고 있다.
현재는 리튬이온전지가 에너지저장장치용 이차전지로 사용되고 있으나 발화성 유기 전해액 및 리튬계 소재로 인한 발화의 위험성을 지니고 있다. 지난 2017년부터 올해 10월까지 총 21건의 에너지저장장치 화재사고가 발생했으며, 전체 에너지저장장치 시설 1천 490개 중 35%인 522개의 가동이 중단되기도 했다.
이러한 이유로 물을 전해질로 사용한 비 발화성 물 기반 이차전지 기술이 에너지저장장치용 차세대 이차전지로 주목받고 있다. 특히 다양한 물 기반 전지 기술 중 아연과 브롬을 활물질로 사용하는 아연-브롬 레독스 흐름 전지는 높은 구동 전압 및 높은 에너지 밀도를 가져 1970년대부터 지속해서 개발돼왔다.
그러나 아연-브롬 레독스 전지는 브롬이 아연과 반응해 전지 수명을 단축시키는 문제로 인해 상용화가 지연됐다. 이러한 반응을 억제하기 위해 펌프를 이용해 브롬이 함유된 전해질을 외부 탱크로 이송해 왔으나, 이는 펌프 구동을 위한 에너지 소모 및 브롬에 의한 외부 배관이 부식되는 문제를 동반한다.
브롬을 포획하는 전해질 첨가제 및 브롬의 이동을 차단할 수 있는 멤브레인에 대한 개발이 진행됐으나, 가격증가 및 출력 저하의 문제점이 발생했다.
김희탁 교수와 김상욱 교수 공동 연구팀은 일본, 미국에 의존하던 값비싼 멤브레인 소재와 어떠한 첨가제도 사용하지 않는 새로운 물 기반 아연-브롬 전지를 개발했다.
전해질 내의 이온과 외부 전기회로 사이의 전자를 주고받는 한정된 역할만 수행하던 전극의 기능에 멤브레인과 첨가제가 담당하던 브롬을 포획할 수 있는 기능을 추가했다.
질소가 삽입된 미세기공 구조를 전극 표면에 도입해 미세기공 내부에서 비극성 브롬을 극성 폴리브롬화물로 전환한 뒤, 질소 도핑 카본과 폴리브롬화물간 쌍극자-쌍극자 상호 작용을 통해 폴리브롬화물을 기공 내부에 고정했다.
이 기술은 멤브레인의 기능을 전극이 담당하므로 고가의 멤브레인이 필요 없으며, 브롬을 외부 탱크가 아닌 전극 내부에 저장함으로써 펌프 및 배관을 제거할 수 있어 가격 저감 및 에너지 효율을 증대했다.
연구팀이 개발한 다기능성 전극을 이용한 멤브레인을 사용하지 않는 물 기반의 아연-브롬 전지는 리튬-이온 전지보다 45배 저렴할 뿐 아니라, 에너지 효율 83% 이상을 보이며 1천 사이클 이상 운전이 가능하다.
김상욱 교수는 “차세대 물 기반 전지의 한계를 극복하기 위한 나노소재 기술을 이용한 새로운 해결책을 제시했다”라고 말했다.
김희탁 교수는 “이번 연구를 통해 기존보다 안전하고 경제적인 에너지저장장치의 개발이 가속화되기를 기대한다”라고 말했다.
이번 연구는 KAIST 나노융합연구소, 에너지클라우드 사업단, 과학기술정보통신부 리더연구자지원사업인 다차원 나노조립제어 창의연구단의 지원을 받아 수행됐다.
그림 1. 브롬 활물질을 전극내부에서 폴리브롬화물로 전환하여 저장하는 다기능성 전극의 메커니즘의 모식도와 멤브레인을 장착하지 않고 구동되는 전지의 실제 모습
그림 2. 질소가 도핑된 미세기공이 코팅된 다기능성 전극의 제조 과정
2020.01.08 조회수 22545 -
10월 30일 인공위성 연구소 창립 30주년 기념식 개최
우리 대학은 국내 최초의 인공위성을 쏘아 올린 KAIST 인공위성연구소(SaTReC·소장 권세진)의 창립 30주년 기념식을 오는 10월 30일(수) 대전 본원 대강당에서 개최한다.
기념식에는 KAIST 인공위성연구소의 초대 소장이자 우리나라 최초의 국적 위성인 `우리별 1호'의 아버지로 불리는 故 최순달 전 체신부 장관 가족, 최원호 과학기술정보통신부 거대공공연구정책관·원광연 국가과학기술연구회 이사장·임철호 한국항공우주원 원장·이형목 한국천문연구원 원장 등 정부 및 항공우주연구 분야의 산·학·연 관계자 등 약 100여 명이 참석할 예정이다.
KAIST 인공위성연구소는 1989년 8월 인공위성연구센터로 설립되었으며, 1990년 2월 한국과학재단의 위성 분야 우수연구센터(ERC)에 선정됐다. 설립 직후부터 우주 분야의 인력 양성과 위성기술전수를 위해 영국 서리대학(University of Surrey)과 국제 공동 연구 협약을 맺고 전기전자·물리학·통신·제어·회로 등 다양한 전공 배경을 가진 우수한 학생 5명을 파견해 인공위성 개발에 착수했다.
서리 대학의 기술을 전수받아 완성한 우리별 1호는 1992년 8월 남미 기아나 쿠루 우주기지에서 발사에 성공했다. 이를 통해, 대한민국은 세계에서 22번째로 위성을 보유한 나라가 되었으며, 1993년 9월에는 국내제작위성인 우리별 2호 개발 완료 및 발사를 성공시켰다.
이후, 1990년대 우리별시리즈 3기, 2000년대 과학기술위성시리즈 5기(나로과학위성포함), 차세대소형위성 1기 등 총 9기를 개발했다.
KAIST 인공위성연구소는 국내 연구진이 자체적으로 위성을 개발할 수 있는 기술적 토대를 마련하는 핵심 역할을 수행했으며, 지난 30년 동안 어려운 여건 속에서도 위성에 대한 열정과 도전으로 우리나라 소형 위성 개발을 선도해왔다.
지속적인 연구 개발을 통해 우리별 시리즈, 과학기술위성 시리즈, 차세대소형위성 시리즈를 개발 및 운용을 진행 중이며, 소형위성을 통한 지구관측·우주관측·우주핵심기술검증 및 국가우주개발 전문 인력 양성 등에 기여하고 있다.
특히, 2013년 1월 30일에 발사된 나로과학위성(STSAT-2C)은 우리나라 최초의 발사체인 나로호(KSLV-I)의 우주 궤도 진입을 검증하는데 기여했다.
현재, 독자적인 국내 기술로 개발한 영상레이더 시스템을 탑재한 차세대소형위성 2호를 개발하고 있으며, 2022년 한국형 발사체에 탑재하여 우리 땅에서 우리 기술로 발사할 예정이다.
30일 열리는 기념식에서는 KAIST 인공위성연구소 설립 및 발전에 기여한 연구원들에게 공로를 치하할 예정이다. 우리나라의 인공위성의 선구자인 故최순달 초대 소장에게 감사패가 수여 되며 이번 행사를 위해 미국에서 방문한 최 박사의 가족이 대신 수령하게 된다.
권세진 KAIST 인공위성연구소장은 "우주개발을 위해 일생을 바친 최순달 박사의 숭고한 정신을 이어받아 대한민국의 미래 우주기술 개발에 헌신을 다하겠다ˮ고 말했다. 권 소장은 이어 "우주 기술을 사회에 돌려줘야 한다는 책임 의식을 가지고 우주를 향한 꿈을 펼쳐 가겠다.ˮ고 밝혔다.
한편, 30일엔 기념식의 일환으로 오후 1시 30분부터는 미래우주기술 워크숍이 개최된다. 과학기술위성 1호의 관측 결과(물리학과 민경욱 교수), 초고속 광학기술의 차세대 인공위성 응용/탑재방안(기계공학과 김영진 교수), 우리나라 전기추력 연구개발 현황 및 전망(원자력및양자공학과 최원호 교수) 등 우주분야 연구를 수행하는 8인의 KAIST 교수진이 연사로 나설 예정이다.
2019.10.23 조회수 14877 -
김성용 교수, 전지구 해양관측 계획수립
〈 김성용 교수 〉
우리 대학 기계공학과/인공지능연구소 김성용 교수가 지난 9월 16일 미국 하와이에서 개최된 전지구 해양관측 분야 주요 국제학회 ‘OceanObs 19’에 한국인 최초 운영위원으로 참석해 향후 10년간의 해양 관측 계획 수립에 기여했다.
이 국제학회는 연구한 결과의 공유하고 논의하는 일반 학회들과는 달리 이러한 일반 학회들의 큰 방향을 세우는 상위학회로 여겨진다. 개최 2년 전부터 각 세부 연구 분야별 백서(Community White Papers)를 요청해 이를 통합하고 공식 논문으로의 검토과정을 거쳐 약 150여 편의 논문으로 출간했다.
본회의에서는 약 1천 500여 명의 박사급 학자들이 출간된 백서를 기반한 세부 세션과 종합토론, 실시간 온라인(sli.do) 및 오프라인을 통해 의견을 제시하고 수렴하는 과정을 통해 지난 10년을 돌아보고 향후 10년간의 계획을 수립했다.
김 교수는 북태평양의 6개 국가들(미국, 캐나다, 러시아, 중국, 한국, 일본)의 정부 간 과학기구인 북태평양해양과학기구(PICES)의 관측전문위원 및 연안 관측 자문위원으로 활동하며 전문성과 학문적 성과를 인정받아 다수의 학자로부터 지명을 받아, 전 세계 20여 개국 주요 학자와 연구진으로 구성된 OceanObs’19 프로그램 운영위원으로 선출돼 학회를 준비해 왔다.
이번 학회의 성과로서 ▲전지구 기후 및 해양 프로세스의 종합적 이해를 위해 다양한 플랫폼을 이용한 통합관측망의 확대 ▲물리 이외의 화학 및 생지화학 분야의 종합 관측을 위한 필수 변수 공유 ▲과학에 관심 있는 일반 대중과의 해양 관측 정보 공유 및 서비스 제공 증대 ▲깊은 바다와 외해로부터 연안에 이르는 다중 시공간 규모의 종합 해양 관측의 확대 등이 이뤄졌다.
김 교수는 본 학회에서 젊은 과학자들의 멘토와 통합 해양 관측 세션의 공동좌장 및 전체회의 비전을 제시하는 최종회의 사회를 진행했다. 통합 해양 관측 세션에서는 약 400여 명의 참석자의 열띤 토론과 의견수렴이 이뤄져 동 시간대에 진행된 5개 타 세션 참석자들의 큰 관심을 받았다.
해양 관측은 美 항공우주국 제트추진 연구소(NASA-JPL), 美 국립과학재단(NSF), 美 해양대기청(NOAA) 및 유럽우주기구(ESA) 등 주요한 20여 개 기관의 예산 및 최첨단 장비를 지원받아 수행됐다. 이번 회의를 통해 지난 10년간의 해양 관측 결과와 전 지구 커뮤니티에 주어진 유익을 공유하고, 향후 10년과 그 이후를 계획 및 전망하는 시간을 가졌으며, 이러한 회의의 결과에 대해 후원 기관의 큰 지지를 얻었다.
김 교수는 “국내 해양학계의 무인 관측 시스템을 이용한 관측 인프라를 확대하고 전기, 전자, 기계, 환경공학 등의 다양한 학문의 융합과 국방 과학기술로의 적용할 수 있도록, 우리 대학에서는 희소한 분야지만 인류에게는 중요한 연구 (Unique and influential research)를 계속 진행할 계획이다”라고 말했다.
□ 사진 설명
사진1. OceanObs 19에 참석한 김성용 교수
2019.10.01 조회수 12736 -
정인경 교수, 인체 조직의 3차원 게놈지도 해독
〈 정인경 교수, 이정운 박사과정 〉
우리 대학 생명과학과 정인경 교수와 美 루드윅 암 연구소(Ludwig Institute of Cancer Research) 빙 렌 (Bing Ren) 교수 공동 연구팀이 인체 조직의 3차원 게놈 지도를 해독하는 데 성공했다.
연구팀은 인체의 27개 부위 조직의 3차원 게놈 지도를 분석해 치매, 심혈관계 질환 등을 포함한 2만 7천여 개 이상의 복합 질환 관련 유전 변이 기능을 예측했다.
정인경 교수, 빙 렌 교수가 공동 교신 저자로 참여한 이번 연구 결과는 국제 학술지 ‘네이처 제네틱스(Nature Genetics) 9월 10일 자 온라인판에 게재됐다. (논문명 : A compendium of promoter-centered long-range chromatin interactions in the human genome)
현재까지 수많은 연구를 통해 알츠하이머병, 파킨슨병, 자가면역질환 등 다양한 복합 질환의 원인을 규명하려는 시도가 이뤄지면서 실제 다수의 질환과 관련한 중요 유전변이가 발견됐다.
하지만 이들 대부분의 유전변이는 DNA가 단백질을 생성하지 않는 비전사 지역에 존재하기 때문에 1차원적 DNA 서열 분석에 기반한 유전체 연구로는 모든 기능을 규명하는 데 한계가 있다.
이에 지난 10년간 비약적으로 발전한 3차원 게놈 구조 연구는 비전사 지역에 존재하는 유전변이도 3차원 게놈 구조에 의해 형성되는 염색질 고리 구조(chromatin loop)를 통해 멀리 떨어진 유전자를 조절할 수 있다는 모델을 제시했다.
그러나 이러한 3차원 게놈 구조 연구는 몇 가지 세포주를 대상으로만 국한돼 있고, 질환과 직접 연관이 있는 각 인체 조직을 표적으로 한 게놈 3차 구조는 규명되지 않았다.
연구팀은 인체 내의 27개 조직을 대상으로 이들 게놈의 3차원 구조를 규명하기 위해 전사촉진 부위만 선택적으로 분석하는 ‘표적 염색질 3차 구조 포착법(promoter-capture Hi-C)’이라 불리는 신규 실험 기법을 활용해 고해상도의 3차원 게놈 참조 지도를 작성했다.
그 결과 인간 게놈에 존재하는 약 90만 개의 게놈 3차원 염색질 고리 구조를 발굴하고, 이들 중 상당수가 각 인체 조직 특이적으로 존재한다는 사실도 규명했다.
연구팀은 3차원 게놈 구조를 기반으로 지금까지 기능이 명확하게 정의되지 않은 2만 7천여 개 이상의 질환 연관 유전 변이의 표적 유전자를 정의해 이들 변이의 기능을 예측했다. 나아가 각 질환의 표적 유전자 유사도에 기반해 질환과 질환 사이의 신규 관계를 규명했고, 이를 바탕으로 여러 질환에 공통으로 관여하는 신규 분자 기전을 제시했다.
정 교수는 “복합 질환 기전 규명을 위해 비전사 게놈의 중요성을 강조하고 존재하는 다수의 중요 유전변이를 3차원 게놈 구조 해독을 통해 규명 가능함을 보였다”라며 “이번 결과는 퇴행성 뇌 질환을 포함 다양한 복합 질환의 신규 기전 규명 및 표적 발굴에 활용될 것이다”라고 말했다.
이번 연구는 한국연구재단 신진연구자지원사업, 보건복지부 질환극복기술개발사업, 서경배 과학재단의 지원을 통해 수행됐다.
□ 그림 설명
그림1. 3차원 게놈 구조 모식도 (modified from Stefano et al., 2016)
2019.09.24 조회수 12718 -
정보보호대학원, 독일 정보보안센터(CISPA)와 MOU 체결
우리 대학 정보보호대학원(책임교수 신인식)이 지난 8월 28일 독일 자르브뤼켄에서 독일 정보보안센터(CISPA(Helmholtz Center for Information Security)) 및 KIST 유럽연구소와 함께 정보보호 관련 협력과 공동 목표에 관한 MOU를 체결했다.
KAIST는 국내 대학 최초로 체결한 이번 협약을 통해 CISPA와 KIST 유럽과 함께 ▲ 공동 프로젝트 추진 ▲ 시스템 보안, 웹 보안, 암호학 등 분야 관련 협력 ▲ KIST 유럽의 테스트베드 플랫폼 공동사용 등 다양한 분야에서 협력할 예정이다.
KAIST와 협력하게 될 독일의 CISPA는 연간 5300만 유로의 예산이 투입되는 독일 최대 연구기관인 헬름홀츠(Helmholtz) 연구협회 연구센터로 지난 2018년 선정됐다. CISPA는 협회 최초로 IT분야를 수행하는 대형연구센터로 출범했으며 2026년까지 최소 500명~800명의 연구 인력을 보유한 대형 연구센터로 발돋움할 계획이다.
CISPA는 최근 4년 동안 정보보호 분야의 TOP 4 국제학회에서 세계 최고의 연구 실적을 올렸으며(csrankings.org 기준 세계 1위), 매년 500억 원(원화 기준)이 넘는 연구비를 헬름홀츠 연구협회에서 지원을 받고 있다.
28일(현지시각)에는 MOU 행사와 더불어 독일 대사관에서 한독 사이버 보안 세미나가 개최되어 세계 최고 수준의 보안 분야 기술을 소개하는 시간이 마련됐다. 특히, `데이터 보호, 웹 보안, 시스템 보안을 위한 연구자들 워크숍'에서는 신인식, 강병훈, 손수엘 교수 등이 KAIST를 대표해 각각 시스템 보안 및 웹 보안 내용을 발표했으며, CISPA와 공동 협업 주제를 구체화했다.
신인식 정보보호 대학원 책임 교수는 "이번 MOU 참여 기관들과 공동 프로젝트, 세미나 및 인턴십 등을 추진해 공동 기술개발, 인력양성 및 산학협력 등에 이바지해 세계 최고 수준의 대학원으로 거듭 발전할 계획ˮ이라고 밝혔다.
이날 행사에는 KAIST 정보보호대학원 신인식 책임교수, CISPA 마이클 벡키스 소장, 김준경 KIST 유럽연구소장 등이 참석해서 MOU에 서명했다.
2019.09.09 조회수 12549 -
최원호 교수, 플라즈마에 의한 수산기(OH radical) 생성원리 규명
〈 박주영 박사, 최원호 교수, 박상후 박사 〉
우리 대학 원자력및양자공학과 최원호 교수 연구팀이 대기압 플라즈마에서 수산기(OH radical)가 생성되는 원리를 규명하는 데 성공했다.
박상후 박사, 박주영 박사과정 학생이 공동 1 저자로 참여한 이번 연구 결과는 국제 학술지 ‘케미컬 엔지니어링 저널(Chemical Engineering Journal)’ 7월 8일 자 온라인판에 게재됐다 (논문명: Origin of Hydroxyl Radicals in a Weakly Ionized Plasma-Facing Liquid).
플라즈마란 강한 전기적 힘으로 인해 기체 분자가 이온과 전자로 나누어지는 상태를 말한다. 특히 대기압 플라즈마는 대기 중에 여러 형태로 플라즈마 효과 및 2차 생성물을 방출하는 장점이 있어 살균, 정화, 탈취 등 에너지 및 환경 분야부터 생의학 분야까지 다양한 연구 및 산업 분야에 활용되고 있다.
다양한 분야에서 시도되는 플라즈마는 물과 밀접한 관련이 있다. 물을 플라즈마로 처리한 방전수를 만들어 농업용수 및 살균수로 사용하기도 하고, 생의학 분야에서도 70%가 수분으로 구성된 인체에 활용하기 위해 플라즈마와 물의 반응에 대해 끊임없이 연구가 진행된다.
그중 수산기는 대표적인 활성 산소종으로, 물과 플라즈마의 반응에서 가장 중요한 역할을 하는 물질이다.
수산기는 산화력이 매우 커 여러 목적으로 활용이 시도되고 있으며, 박테리아 살균의 경우 기존의 살균법인 과산화수소나 오존을 사용할 때보다 수십에서 수백 배 효율이 높은 것으로 2018년 최원호 교수 연구팀에서 밝힌 바 있다.
수산기는 살균뿐 아니라, 수질 정화, 폐수 처리, 세척 등 환경 분야 및 멸균, 소독, 암세포 제거 등 의료 기술에서도 매우 높은 잠재력을 가지고 있다.
그러나 수산기는 대량으로 생성하기가 어렵고 생존 기간이 짧아 플라즈마 기술을 적극적으로 활용하는 데 한계가 있다.
연구팀은 문제 해결을 위해 플라즈마 내에서 기존에 알려진 수산기의 생성 방식 외에 산화질소의 광분해에 의한 생성원리를 규명했다. 더불어 광분해를 촉진시켜 수산기의 생성량을 높이면서 동시에 제어하는 방법을 개발했다.
광분해 방법이란 플라즈마로 생성된 산화질소가 존재하는 물과 플라즈마에 자외선을 추가로 노출해 산화질소가 수산기로 분해되는 과정을 말한다. 연구팀이 개발한 광분해방법은 수산기의 생성 위치를 국한하지 않고, 자외선 노출 위치에 따라 제어할 수 있어 생존 기간이 짧다는 단점을 극복할 수 있다.
최원호 교수는 “이번 연구를 통해 플라즈마 기술에 대한 과학적 이해를 넓히면서 효율적인 플라즈마 기술의 제어 방법을 제시함으로써 농업, 식품, 바이오 의학 등 다양한 분야에 플라즈마 기술이 적극적으로 접목될 수 있는 기반을 마련할 것이다”라고 말했다.
이번 연구는 국가핵융합연구소의 미래선도 플라즈마-농식품 융합기술 개발 사업의 지원을 받아 수행됐다.
□ 그림 설명
그림1. 플라즈마 처리수(PTW)에서 pH와 과산화수소, 아질산염 비율에 따른 수산기 반응 경로
그림2. 대기압 플라즈마 사진 및 수산기 생성경로
2019.08.16 조회수 18811 -
생명화학공학과 대학원생들, 시스템 대사공학 전략 발표
〈 양동수 박사과정, 박다현 석사과정, 최경록 박사과정, 조재성 박사과정, 장우대 박사과정 〉
우리 대학 생명화학공학과 대학원생 다섯 명이 대사공학과 시스템 생물학, 합성 생물학의 결합 시스템 등 대사공학 전반의 전략에 대한 논문을 발표했다.
생명화학공학과는 최근 박사학위를 마친 최경록 연구원과 장우대, 양동수, 조재성 박사과정, 박다현 석사과정이 친환경 화학물질 생산을 위해 필수적인 미생물 공장을 개발하는 전략을 총정리했다.
이 연구의 결과는 셀(Cell)지가 발행하는 생명공학 분야 권위 리뷰 저널인 ‘생명공학의 동향(Trends in Biotechnology)’ 8월호 표지논문 및 주 논문 (Feature review)에 게재됐다. (논문명 : Systems Metabolic Engineering Strategies: Integrating Systems and Synthetic Biology with Metabolic Engineering)
시스템 대사공학은 기존의 석유화학산업을 대체할 바이오산업의 핵심이 되는 미생물 균주를 보다 효과적으로 개발하기 위해 KAIST 생명화학공학과의 이상엽 특훈교수가 창시한 연구 분야다.
전통적 대사공학에 시스템 생물학, 합성 생물학 및 진화 공학 기법을 접목한 시스템 대사공학은 직관적 전략이나 무작위 돌연변이 유발에 의존하는 기존의 대사공학과 비교해 적은 비용과 인력, 짧은 시간 내에 산업에서 이용 가능한 고성능 균주 개발을 가능하게 만든다.
연구 기획 단계에서부터 실제 공장에서 균주의 발효 공정 및 발효를 통해 생산된 물질의 분리/정제 공정까지 고려함으로써 산업 균주 개발 도중 불필요한 시행착오를 최소화할 수 있다.
본 논문에서는 시스템 대사공학 전략을 연구의 흐름에 따라 ▲프로젝트 디자인 ▲균주 선정 ▲대사회로 재구성 ▲표적 화합물에 대한 내성 향상 ▲대사 흐름 최적화 ▲산업 수준으로의 생산 규모 확대 등 일곱 단계로 나누고, 각 단계에서 활용할 수 있는 최신 도구 및 전략들을 총망라했다.
더불어 바이오 기반 화합물 생산의 최신 동향과 함께 고성능 생산 균주를 보다 효과적으로 개발하기 위해 시스템 대사공학이 나아가야 할 방향도 함께 제시했다.
주저자인 최경록 연구원은 “기후 변화가 커지며 기존의 석유화학 산업을 친환경 바이오산업으로 대체하는 것이 불가피하다”라며 “시스템 대사공학은 산업에서 활용 가능한 고성능 생산 균주의 개발을 촉진해 바이오산업 시대의 도래를 앞당길 것이다”라고 말했다.
지도교수인 이상엽 특훈교수는 “그간 우리 연구실과 전 세계에서 수행한 수많은 대사공학연구를 우리가 제시한 시스템 대사공학 전략으로 통합해 체계적으로 분석 및 정리하고 앞으로의 전략을 제시했다는 점에서 큰 의미가 있다”라며 “권위 있는 학술지에 주 논문이자 표지논문으로 게재된 훌륭한 연구를 수행한 학생들이 자랑스럽다”라고 말했다.
이상엽 특훈교수 연구팀은 실제로 시스템 대사공학 전략을 이용해 천연물, 아미노산, 생분해성 플라스틱, 환경친화적 플라스틱 원료, 바이오 연료 등을 생산하는 고성능 균주들을 다수 개발한 바 있다.
이번 연구는 과학기술정보통신부가 지원하는 기후변화대응기술개발사업의 ‘바이오리파이너리를 위한 시스템대사공학 원천기술개발 과제’ 및 한화케미칼이 지원하는 KAIST-한화 미래 기술 연구소의 지원을 받아 수행됐다.
2019.07.24 조회수 26400 -
김용대 교수, 대테러 방지용 안티 드론 기술 개발
〈 (오른쪽 위부터 시계방향으로) 김용대 교수, 권유진, 노주환, 신호철, 김도현 박사과정 〉
우리 대학 전기및전자공학부 김용대 교수 연구팀이 위조 GPS 신호를 이용해 드론의 위치를 속이는 방식으로 드론을 납치할 수 있는 안티 드론 기술을 개발했다.
이 기술은 긴급 상황에서 급격한 방향 변화 없이도 드론이 원하는 방향으로 안전하게 움직이도록 유도할 수 있어 테러 등의 목적을 가진 위험한 드론에 효과적으로 대응할 수 있다.
이번 연구성과는 ‘ACM 트랜잭션 온 프라이버시 & 시큐리티(ACM Transactions on Privacy and Security, TOPS)’ 저널 4월 9일 자에 게재됐다. (논문명 : Tractor Beam: Safe-hijacking of Consumer Drones with Adaptive GPS Spoofing)
드론 산업이 발전하며 수색, 구조, 방재 및 재해 대응, 택배와 정찰 등 다양한 영역에서 드론이 활용되면서 한편으로는 사유지와 주요시설 무단 침입, 안전과 보안 위협, 사생활 침해 등의 우려 또한 커지고 있다.
이에 따라 드론 침투를 탐지하고 대응하는 안티 드론 산업 급성장하고 있다. 현재 공항 등 주요시설에 구축되고 있는 안티 드론 시스템들은 방해 전파나 고출력 레이저를 쏘거나 그물로 포획해 드론을 무력화시키는 방식이다.
그러나 테러를 목적으로 폭발물이나 무기를 장착한 드론은 사람들과 주요시설로부터 즉시 안전거리를 확보한 뒤 무력화해야 피해가 최소화될 수 있다. 예를 들어 공항에서 무단 침입한 드론을 단순 방해 전파로 대응하면 드론을 못 움직이게 할 수는 있지만 한 자리에 계속 떠 있게 돼 비행기의 이착륙이 긴 시간 중단될 수 있다.
이렇듯 위험한 드론을 발견하는 즉시 안전하게 원하는 방향으로 격리할 수 있는 새로운 안티 드론 기술의 필요성이 커지고 있다.
김 교수 연구팀은 위조 GPS 신호를 이용해 드론의 위치를 속이는 방식으로 드론을 납치할 수 있는 안티 드론 기술을 개발했다.
위조 GPS 신호를 통해 드론이 자신의 위치를 착각하게 만들어서 정해진 위치나 경로로부터 드론을 이탈시키는 공격 기법은 기존 연구를 통해 알려진 바 있다. 그러나 이러한 공격 기법은 GPS 안전모드가 활성화되면 적용할 수 없다는 문제가 있다.
GPS 안전모드는 드론이 위조 GPS 신호로 인해 신호가 끊기거나 위치 정확도가 낮아지면 드론의 안전을 보장하기 위해 발동되는 일종의 비상 모드로 모델이나 제조사에 따라 제각각이기 때문이다.
연구팀은 디제이아이(DJI), 패롯(Parrot) 등 주요 드론 제조업체의 드론 GPS 안전모드를 분석하고 이를 기준으로 드론의 분류 체계를 만들어 각 드론 유형에 따른 드론 납치 기법을 설계했다.
이 분류 체계는 거의 모든 형태의 드론 GPS 안전모드를 다루고 있어 모델, 제조사와 관계없이 GPS를 사용하고 있는 드론이라면 보편적으로 적용할 수 있다. 연구팀은 실제 총 4종의 드론에 개발한 기법을 적용했고, 그 결과 작은 오차범위 안에서 의도한 납치 방향으로 드론을 안전하게 유도할 수 있음을 입증했다.
김 교수는 “기존 컨슈머 드론들은 GPS 안전모드를 갖추고 있어 위조 GPS 공격으로부터 안전한 것처럼 보이나 초보적인 방법으로 GPS 오류를 감지하고 있어 대부분 우회가 가능하다”라며 “특히 드론 불법 비행으로 발생하는 항공업계와 공항의 피해를 줄이는데 기여할 수 있을 것이다”라고 말했다.
연구팀은 기술이전을 통해 기존 안티 드론 솔루션에 연구팀이 개발한 기술을 적용하는 방식으로 상용화에 나설 계획이다.
이번 연구는 방위사업청의 광운대학교 초소형무인기 전술신호처리 특화연구실과 국방과학연구소의 지원을 통해 수행됐다.
□ 그림 설명
그림1. PC로 부터 위조 GPS 전파를 생성하여 지향성 안테나를 이용해 드론에 신호를 주입하는 실험환경
2019.06.05 조회수 19900 -
KAIST-대전문화재단, ‘C-Arts Lab’ 운영 업무협약 체결
우리대학과 대전문화재단(대표 박만우)은 지난 14일 창의융합연구소 ‘C-Arts Lab’ 운영 협력을 위한 업무협약을 체결했다.
이번 협약은 예술과 과학의 융복합을 기반으로, 대전만이 갖고 있는 도시문화의 고유성과 영향력을 지속·확대 할 수 있는 독창적인 콘텐츠를 개발을 위해 이뤄졌다.
이날 협약 체결을 계기로 양 기관은 내달부터 창의융합연구소 ‘C-Arts Lab’ 설치 및 운영과 우리대학의 문화기술대학원 산하4개 연구실과 협업을 통해 , 문화현상(Cultural Phenomena), 시각 콘텐츠 기술(Visual Content Technology), 소리와 음악 기술(Sound&MusicTechnology), 상호작용 기술(Interactive Technology) 등 문화예술과 과학기술 융복합형 콘텐츠 연구·개발사업을 진행할 방침이다.
2019.05.16 조회수 10136