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공학생물학 인재 양성 본격화
국가 필수전략기술이면서 디지털바이오 분야의 핵심이라 할 수 있는 합성생물학 분야로 알려진 공학생물학(Engineering Biology)은 생명과학에 공학적 기술개념을 도입하여 인공적으로 생명체의 구성요소·시스템을 설계·제작·합성할 수 있는 미래가 주목하는 학문·기술 분야이다.
우리 대학은 `공학생물학대학원(Graduate School of Engineering Biology)'을 설립하고 공학과 생명과학의 최신 융합 분야에서 세계적인 연구 및 교육 혁신의 교두보 역할을 하겠다고 17일 밝혔다.
공학생물학은 바이오 R&D와 디지털·AI·로봇자동화 기술의 융합으로 고속·대량·저비용화를 실현하고, 기존 바이오 기술의 한계를 극복하며 환경·의약·화학·에너지 등 전방위적 산업적 활용과 막대한 시장 창출이 전망되는 분야다.
지금은 인공지능(AI) 기술이 빠른 속도로 발전하고 있어 인공지능 시대라 말할 수 있지만, 10년 후인 `포스트 인공지능 시대'에 미리 대비하기 위해 생명 시스템의 공학적 설계·합성을 연구하는 시대를 미리 준비한다는 목적이다.
미국, 영국, 중국, 일본 등 주요국들은 국가 차원에서 공학생물학(합성생물학)을 전략적 육성 분야로 지정, 핵심기술을 조기 확보하고, 글로벌 기술패권 경쟁에 선제적·전략적 대응을 위해 우수 인력 양성에 집중하고 있다.
이러한 공학생물학의 미래 가능성으로 인해 고급 인력에 대한 수요가 매우 높은 반면, 관련 학과의 부재 등으로 인력 공급이 매우 부족한 수요-공급 불균형의 문제를 해소하고 관련 산업을 활성화하고자 한다. 공학생물학 전공 졸업생은 관련 학계뿐만 아니라 바이오소재, 신약개발, 질병·감염병 진단기술, 기후환경대응기술, 디지털바이오 등 다양한 산업계로 진출하여 국내 바이오산업을 선도하는 정예 공학자로 활약이 기대된다.
이를 위해 KAIST의 생명과학기술대학과 공과대학이 한국생명공학연구원(KRIBB)와 협력하여 최적의 교수진을 구성하고 기초·응용 분야를 아우르는 세계 최고의 공학생물학 교육과정과 ‘First Mover’ 연구 프로그램을 구축하겠다는 계획이다. 현재 한국생명공학연구원은 합성생물학전문연구소를 설립(`22)하고, 세 개의 산하 연구센터(합성생물학, 세포공장, 유전자교정연구센터)를 통해 공학생물학 분야 육성을 본격화하고 있다.
우리 대학 조병관 공학생물학대학원 책임교수는 "생명과학, 화학, 화학공학, 컴퓨터공학, 로봇공학을 포괄하는 융합학문을 바탕으로 기존의 한계를 극복하는 새로운 생명시스템의 구현을 목표로 하고 있다ˮ며, "이를 통해 본 대학원은 생명과학을 새로운 시각으로 바라보고 ‘First Mover’ 연구를 추구하여 학계, 산업계, 경제계에 새로운 비전을 지속적으로 제공할 것ˮ이라고 전했다.
한편, 2023년 가을학기 공학생물학대학원의 석·박사과정 온라인 원서접수는 3월 31일부터 시작된다. 입시설명회는 3월 31일(금) 오후 4시부터 온라인으로 개최된다. 사전등록링크: https://forms.gle/4Fjc1FB19xmMFohf9). 입학 관련 자세한 사항은 홈페이지(https://admission.kaist.ac.kr/graduate/)에서 확인할 수 있다.
2023.03.17 조회수 3736 -
건설및환경공학과, 인공 물나무 연구단 개소
우리 대학 건설및환경공학과 강석태 교수 가 주도하는 '인공 물나무 연구단'이 지난달 18일 개소식 및 현판식을 개최했다. 한국과학기술한림원에서 제안하고 연구재단에서 지원하는 '2022년 국가 과학난제도전 융합연구개발사업의 과학난제 도전형 연구사업(STEAM)'에 우리 대학 최초로 선정되어 개소했다.나무가 물을 수송하는 방식을 공학적으로 모사하고 이를 바탕으로 음용 가능한 수준의 물을 생산할 수 있는 '인공 물나무'를 공학적으로 디자인해 실증하는 과제다. 건설및환경공학과 강석태 교수가 연구단을 이끌며, 유지환 건설및환경공학과 교수, 남택진 산업디자인학과 교수, 김인수 GIST 지구환경공학부 교수가 참여해 향후 6년 동안 관련 연구를 수행할 예정이다.
11월 18일 열린 개소식에는 과학난제도전협력지원단 성창모 단장, 이상엽 KAIST 연구부총장, 홍정욱 KAIST 재난과학기술연구소 소장, 인공 물나무 연구단의 공동 연구자인 GIST 김인수 교수, 남택진 KAIST 산업디자인학과 교수, 자문위원인 이정현 고려대학교 화공생명공학과 교수가 참석했다.강석태 연구단장은 "이번 연구는 태양열 등의 신재생 에너지만을 사용하는 인공 물나무를 실증하는 연구"라고 설명하며, "기후 변화로 점차 늘어나고 있는 극한 기후 지역에서 안전하고 깨끗한 물을 공급하는 것은 물론 인류의 지속 가능한 생존 및 발전에 이바지할 수 있는 연구를 위해 매진하겠다"라고 포부를 밝혔다.
2022.12.05 조회수 3112 -
장호종 교수팀, 국제전자제품박람회(CES2023) 최고 혁신상 수상
우리 대학 IT융합연구소(소장 유회준) 융합센서팀 장호종 교수팀의 '인터렉티브 미러 기술'이 세계 최대 가전제품 전시회인 CES(The International Consumer Electronics Show) 2023의 스마트홈 부문에서 가장 큰 영예인 최고혁신상(Best of Innovation awards)을 수상했다. '인터렉티브 미러'는 장 교수팀이 스마트홈 전문 기업 ㈜이원오엠에스(대표 남형호)와 공동으로 연구개발한 기술로 거울과 디스플레이를 결합한 IoT (Internet of Things) 디바이스다.
스마트 홈 제어, 헬스케어 디바이스 연동, 정보 확인, 데이터 통합 관리, 뉴스·날씨 정보 확인, 음악·유튜브 감상 등 다양한 서비스를 제공하는 기술로 차세대 스마트 홈에 적용 될 혁신적인 디자인 및 선도적인 엔지니어링 기술을 인정 받았다.
또한, 레이더 센서와 광을 통한 방범과 방역 기술도 적용됐다. 레이더 센서를 활용해 침입자 유무 및 사용자의 활동량을 파악하고 인체에 무해한 LED405nm 살균할 수 있는 조명 시스템 및 별도의 음이온 발생장치를 탑재해 청결하고 쾌적한 실내 공간의 유지가 가능하게 설계됐다.
그 뿐만 아니라, AI 음성 제어 모듈을 적용하여 음성 명령으로 가정내의 조명과 전자기기들을 통합 관제 구동 할 수 있는 스마트 홈 허브를 구현했다.
장 교수는 2019년부터 최신 기술 분석 및 적용 가능 콘텐츠 현황에 대한 연구를 진행했으며, 기술 고돟하를 위한 초기 개발, 시장분석, 기술분석, 타겟 설정 등도 함께 수행했다. 장호종 교수는 "개발 된 플랫폼을 수면센서 및 환경센서 등 다양한 센서들과 결합해 유성구 1인가구 모니터링 시스템, 소방본부 특수종사자 관리시스템등과의 연계 연구를 진행할 예정으로, 인터렉티브 미러를 활용한 사회문제 해결 특화 플랫폼을 개발 하겠다" 라고 밝혔다.
2022.11.28 조회수 2752 -
안철수 의원 초청 특별강연 개최
우리 대학은 2일 오후 대전 본원 의과학대학원 ‘하자 유욱준홀’에서 안철수 의원 특별강연을 개최했다. 의과학대학원과 의과학연구센터가 주관한 이날 행사는 바이오 의료산업의 미래와 의사과학자의 역할에 관해 우리나라 1세대 의사과학자인 안 의원의 전망과 경험을 공유하기 위해 마련됐다.
“제가 의사과학자 출신으로 어떤 생각을 가지고 살아왔는지를 이야기해드리는 것이 진로를 고민하는 학생들에게 조금이라도 도움이 될 수 있을 것 같아 이 자리에 왔다”라고 말문을 연 안 의원은 “진로를 고민하던 당시 의사는 나 말고도 3만 명이나 있지만, 컴퓨터 백신을 만들 사람은 나 하나뿐이라는 생각으로 성공 확률에 대한 고민 없이 사회가 필요로 하는 일을 찾아갔다”라고 경험담을 공유했다.
또한, 의사과학자의 역할에 관해서는 “코로나19 환자를 위한 mRNA 백신 개발은 과학과 의학의 융합을 통해 가능했던 일인데 미국 정부는 이것을 미리 내다보고 제도를 바꾸고 규제를 없애서 백신 개발을 가속하는 방법을 찾아냈다”라고 예시를 들었다.
이어, “이곳에 있는 여러분 중에서도 바이오산업을 발전시킬 사람, 벤처를 만들어 사업에 성공하는 사람, 행정가가 되어 우리나라 경쟁력을 향상시킬 수 있는 사람이 나올 것이다”라며, “법만 아는 것이 아니라 과학과 의학을 함께 아는 사람은 법규를 미리 만들고 규제를 없애는 일에서 대체 불가능한 존재가 되어 우리나라 발전에 꼭 필요한 역할을 하게 될 것”이라고 특강에 참석한 의과학대학원 재학생들을 격려했다.
의사과학자는 의료 현장에서의 임상 경험에 과학기술 지식을 접목해 질병 치료, 의약품 및 의료기기 개발 등 다학제적 분야에서 융합연구 역량을 발휘할 수 있는 의사이자 전문 연구자를 의미한다.
2004년 설립된 우리 대학 의과학대학원은 245명의 졸업생(박사 220명, 석사 25명)을 배출했으며, 이 중 168명이 의사과학자(박사)다.
의과학대학원의 확대 발전을 위해 현재 25명인 교원 수를 26년까지 50명으로 확대하는 것이 우리 대학의 목표다. 이뿐만 아니라, 의사과학자만을 전문적으로 양성하는 과학기술의학전문대학원 설립을 제안하고 있다.
이와 함께 문지캠퍼스를 바이오 메디컬 캠퍼스로 특화하는 방안을 구상하고 있다. 첨단 동물실험동, 혁신디지털의과학원이 구축된 문지캠퍼스로 의과학대학원이 이동해 의사과학자/의사공학자를 양성하고 첨단 의료산업 진출할 수 있는 교두보를 마련하기 위한 계획이다.
이에 대해, 안 의원은 “예전에는 실험화학만 가능했지만, 요새는 수학·화학·컴퓨터 과학이 합쳐진 이론화학이 등장했다”라며, “사람이 인위적으로 만든 분야의 접점과 경계에서 성과가 나오는 시대이며 그것이 융합이다”라고 설명했다.
이어, “지금 KAIST가 가려고 하는 길이자 KAIST만 가능한 길은 새로운 융합 분야에서 다양한 시도를 하고 그것을 다른 대학들이 따라 할 수 있도록 선도하는 길이라고 믿는다”라고 의견을 밝혔다.
한편, 이날 특강에는 우리 대학 이광형 총장을 비롯해 의과학대학원 교수, 의사과학자 과정 재학생 및 졸업생 50여 명이 참석했다.
2022.09.02 조회수 4593 -
포스트인공지능시대를 준비하며 뇌인지과학과 설립
우리 대학이 ‘뇌인지과학과 (Department of Brain and Cognitive Sciences)’를 설립하고 뇌인지과학 분야에서 세계적인 연구 및 교육 혁신의 교두보 역할을 수행한다.
지금은 인공지능(AI) 기술이 빠른 속도로 발전하고 있어 인공지능 시대라 말할 수 있지만, 10년 후인 ‘포스트 인공지능 시대’에 미리 대비하기 위해 인간의 본질을 탐구하고 인간 지성-인공지능의 상호작용을 연구하는 시대를 미리 준비한다는 목적이다.
이광형 총장은 작년 총장 취임식에서 KAIST 미래비전 중 포스트 인공지능 시대를 대비한 인간탐구 분야를 중점 육성하기 위해 뇌인지과학과를 신설하겠다고 비전을 제시한 바 있다.
특히 우리 대학은 심리학, 언어학, 인류학, 윤리학, 사회학, 철학 등 인문학·사회과학 분야와 신경과학, 뇌공학, 인공지능 등을 함께 탐구하는 학과를 처음 설립하는 만큼 문·이과 통합 연구의 모범이 되겠다는 융합연구 지원의 강한 의지도 보였다.
교육과정과 연구 분야 역시 신경과학과 뇌인지과학을 중심으로 심리학, 언어학, 신경철학, 생물인류학, 신경미학, 윤리학, 데이터 사회학 등 인문학적인 접근과 정신의학, 신경학, 재활의학, 뇌공학, 뇌를 닮은 인공지능 등 의학 및 공학적 접근까지 아우른다. ‘인간에 대한 총체적 학문’을 추구하는 학과로 자리하고자 함이다.
정재승 뇌인지과학과 초대 학과장은 “지금은 인공지능 시대이지만, 그럴수록 앞으로 우리는 인간 지성에 대한 깊은 이해와 성찰이 필요한 시대로 나아갈 것이다. 인간의 인지와 사고, 행동을 과학적으로 탐구하고 의학적·공학적으로 응용하는 학자들과 학생들이 자유롭게 연구하는 학과로 성장시킬 것”이라고 전했다.
이어, “또한 대기업과의 협업, 스타트업 창업 지원, 병원과의 공동연구 등을 통해 뇌인지과학 산업 분야 육성에 이바지하겠다. 최근 뇌인지과학의 학문적 성숙도가 무르익어 뇌공학·뇌의학을 중심으로 디지털 헬스케어 등 다양한 제품과 서비스가 등장할 때가 됐다고 느끼기 때문”이라고 말하며 적극적인 산학협력을 강조했다.
한편, 뇌인지과학과는 2023년 봄학기 석·박사과정 대학원 입시를 오는 7월부터 진행하고 현재 신임 교원을 모집하고 있다. 입학 관련 자세한 사항은 홈페이지 (https://admission.kaist.ac.kr/graduate/)에서 확인할 수 있다.
2022.06.17 조회수 4668 -
2022년 KAIST 리서치데이 개최
우리 대학이 5월 31일 오전 10시부터 대전 본원 학술문화관(E9) 5층에 있는 정근모 콘퍼런스홀에서 ‘2022년 KAIST 리서치데이(Research Day)’를 개최했다.
‘리서치데이’행사는 주요 연구성과 소개를 통해 R&D 분야의 정보교류 기회를 제공하고, 상호 협력·소통하는 연구 문화조성으로 연구자들의 응집력을 높여 융합연구를 활성화한다는 취지로 지난 2016년부터 매년 개최하는 교내 연구자들의 축제다.
올해 행사에서는 연구부문 우수교원과 대표 연구성과 10선을 뽑아 포상한다. 이와 함께 최고 연구상인 ‘연구대상’ 수상자인 김일두 교수(신소재공학부)가 ‘초고감도 플렉서블 화학센서’를 주제로 강연에 나선다.
환경 안전 및 헬스케어에 대한 관심이 높아지면서 극미량의 분자를 신속하게 검출하여 위험 신호를 알리거나, 호흡가스 분석만으로 질병을 조기 진단하는 휴대형 센서 기술의 중요성이 높아지고 있다. 본 강연에서는 초고감도 화학센서 개발 사례들을 설명하고, 특히 KAIST에서 개발된 가스센서 원천기술이 반도체·디스플레이 공장의 환경 안전 진단 및 예방에 적용되는 실용화 기술에 대해 소개할 예정이다.
김일두 교수는 질병을 조기 모니터링하는 호흡가스 센서 기술 및 정열된 나노섬유 멤브레인을 활용한 미세먼지, 항바이러스 필터 분야에서 독창적 성과를 인정받은 연구자다.
현재까지 국외 저널논문 343편, 저널 표지논문 56편, 국내외 약 230여건의 특허 취득 및 12건의 기술이전을 달성했다. 또한, 2016년 제51회 발명의날 대통령 표창 및 2019년 기자가 뽑은 올해의 과학자상을 수상한 바 있으며, 2022년 한국과학기술한림원 공학부 정회원으로 선출됐다.
이 밖에 조광현 교수(바이오및뇌공학과)와 이도창 교수(생명화학공학과)가 각각 ‘연구상’ 수상자로 선정됐으며, ‘이노베이션상’ 수상자로는 한동수 교수(전산학부)가 뽑혔다.
박범순 교수(과학기술정책대학원), 김창익 교수(전기및전자공학부)와 조현정 교수(디지털인문사회과학부) 3명은 한 팀으로 융합 연구상을 받는다.
이들 수상자의 연구에 대한 열정과 경험은 사전 비디오 촬영을 한 강연을 통해 학부생 및 석·박사 과정 학생은 물론 동료 연구자들에게 소개될 예정이며, 연구대상 수상자의 강연은 현장에서 직접 강연을 통해 전달될 예정이다.
한편, KAIST를 대표하는 R&D 연구성과 10선에는 ▲손실을 이득으로 바꾸는 폴라리톤 기반의 PT 대칭성 레이저 개발(조용훈 교수·물리학과) ▲1차원 공간위의 약한 충격파를 포함하는 리만문제 해결(강문진 교수·수리과학과) ▲코로나19 환자의 면역반응 특성 규명(신의철 교수·의과학대학원) 등이 자연과학 및 생명과학 분야의 우수 연구성과로 선정됐다.
공학 분야에서는 ▲플라즈마 제트를 이용한 유체 표면 안정화 기술 개발(최원호 교수·원자력및양자공학과)▲이벤트 카메라 기반 시각 인지 기술(윤국진 교수·기계공학과)▲신경신호 모사를 통한 인공 감각 시스템 개발(박성준 교수·바이오및뇌공학과)▲모트 전이 소재 기반 초고속, 저전력, 변이 내성 진성 난수 발생기 개발(김경민 교수·신소재공학과)▲Aline: ESG(환경, 사회, 지배구조) 기반 투자 서비스 디자인 개발(이상수 교수·산업디자인학과)▲화학 색소 없는 구조색 컬러 인쇄 기술 개발(김신현 교수·생명화학공학과)▲미분가능한 트렌지언트 광 전달 시뮬레이션 개발(김민혁 교수·전산학부) 등이 선정됐다.
우리 대학 관계자는 “이날 행사장에서는 우수 연구성과 10선이 동영상을 통해 시연, 소개될 예정”이라며“ 구성원들의 많은 참여를 위해 시상식의 전 과정은 국/영문으로 유투브 스트리밍을 통해 이원생중계할 예정”이라고 말했다. 또한, “현장 방청객들은 따로 마련된 KI빌딩 퓨전홀에서 수상자들을 축하하고, 연구내용에 대한 아이디어를 얻어갈 예정”이라고 덧붙였다.
2022.05.31 조회수 5404 -
KAIST 나노융합연구소-주식회사 아이티존, 연구협력 및 전문인력교류 업무 협약서 체결
KAIST 나노융합연구소(연구소장:정희태 교수)는 26일 중부권 내 빅데이터 개발 연구중심의 기업인 아이티존(김경일 대표)과 나노융합빅데이터 수집 분석과 관련해 연구협력 및 전문 인력교류 관계를 구축하기 위하여 업무협약을 체결했다.
특히 협약서에는 빅데이터 분야에서 다양한 공동 연구와 세미나 등을 수행하며, 나노융합 빅데이터 연구의 중추적인 역할을 수행하기 위하여 상호지원 및 협력할 범위를 지속적으로 확대 운영하기로 하였다.
아이티존은 대전에서 20년간 빅데이터 등을 수집 분석하는 전문 벤쳐 기업으로사이버 공격은 범죄의 성격을 뛰어넘어 국가연구개발성과물에 막대한 손해를 끼치는 중대범죄로서 이에 대한 대비책 등에 관해 다양한 의견을 교환했다.
한편 KAIST 나노융합연구소는 인류가 직면하고 있는 전 세계적 관심사인 기후‧환경변화 문제 해결을 위해서 온실가스 감축, 지속가능한 새로운 高에너지원 개발 및 물, 화학, 생명, 데이터분석, 미세먼지 등의 기술의 고도화를 집중적으로 연구해야 한다는 소회를 밝혔다.
2022.04.27 조회수 3019 -
한국뇌연구원과 혁신적 뇌연구를 위한 업무협약 체결
우리 대학이 한국뇌연구원(서판길 원장)과 18일(월) ‘혁신적 뇌연구를 위한 업무협약’을 체결했다. 이번 협약은 KAIST 신경과학-인공지능 융합연구센터(센터장 이상완 교수)와 한국뇌연구원 윤종혁 그룹장(퇴행성뇌질환 연구그룹)이 협력하며 성사됐다. 양 기관은 유기적인 업무협력 체계를 구축함과 더불어 공동연구 협력 및 인재 양성을 통한 뇌연구 분야 역량 강화를 위해 한 뜻을 모았다.
이번 협약을 통해 양 기관은 혁신적 뇌연구(뇌공학, 뇌질환, 뇌영상, 데이터과학 등)와 관련 주제를 함께 발굴하여 연구하고, 최신 뇌연구 인프라를 공동 활용할 예정이다. 또한 전문인력을 교류하고 양성하는 등 다각적인 노력을 해 나갈 것을 약속했다.
18일(월) 오후 5시 우리 대학 본원 제1회의실에서 개최되는 협약식에는 이광형 KAIST 총장, 이상완 신경과학-인공지능 융합 연구센터장, 정용 헬스사이언스 연구소장, 김재경 수리과학과/IBS 수리및계산과학연구단 교수등 KAIST 관계자들과 한국뇌연구원 서판길 원장, 김형준 연구본부장, 윤종혁 그룹장, 하창만 대외협력센터장 등의 관계자가 참석했다.
이광형 KAIST 총장은 “특성화 대학과 정부출연연구기관 간 상호 긴밀한 협력 체제를 구축하게 되어 기쁘다. 우수한 뇌연구 성과를 통해 국민 삶의 질 향상, 국가 경쟁력 강화, 국제적 위상 정립에 이바지할 것”이라고 소감을 전했다.
한국뇌연구원 서판길 원장은 “인공지능을 기반으로 한 뇌 빅데이터 분석 및 검증 플랫폼 공동 개발을 추진할 계획이다. 적극적인 연구 및 전문 인재 공유와 협업을 통해 뇌연구 고도화의 초석을 함께 다지겠다”라고 밝혔다.
2022.04.18 조회수 4597 -
제12회 KINC 융합연구상 시상식 개최
우리 대학 나노융합연구소(연구소장 정희태)는 4월 5일 본원에서 제 12회 ‘KINC 융합연구상’ 시상식을 개최했다.
‘KINC 융합연구상’은 전년도 융합연구 실적을 기준으로 우수한 연구자를 포상해 융합연구 분위기를 장려하고 연구 의욕을 고취하기 위해 제정됐다.
이 상은 포상을 통해 융합연구에 대한 적극적인 참여 동기를 부여하기 위하여 2011년 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 ‘최우수 융합논문’ 부문의 수상자로 신소재공학과 강기범, 이건재 교수, 물리학과 조용훈 교수, 전기및전자공학부 장민석 교수 공동 연구팀이 선정되었으며, ‘최다수 융합논문’ 부문에서는 수상자를 선정하지 못했다.
‘최우수 융합논문’으로 선정된 공동 연구팀은 3개 학과(신소재, 물리, 전기및전자), 4개의 연구실(강기범, 이건재, 조용훈, 장민석 교수)이 협력한 연구성과로 이차원 물질의 고유한 특성을 유지하기 위하여 특정한 패턴을 지닌 포토마스크 제작하고 이것을 이차원 물질에 접속한 후 대면적 레이져를 조사함으로써 기존 포토리소 그래피의 장점을 모두 구현한 새로운 패터닝 방법을 개발하였다. 본 연구는 다양한 이차원 물질들을 다양한 기판에서 멀티 스케일의 패터닝이 가능하다는 큰 장점이 있으며, 광학/전기적 특성 평가와 광학-열 시뮬레이션을 통해 패터닝의 메커니즘과 장점에 대해 규명하며 국제 학술지 ‘Advanced Functional Materials’ 2021년 8월자 학술지에 게재됐다. (논문명: Universal Patterning for 2D van der Waals Materials via Direct Optical Lithography)
연구팀은 세계 최고 수준의 차세대 디스플레이 핵심 소재 개발 연구를 위하여 나노광학과 신소재가 결합된 다양한 융합연구를 수행하고 있으며, 특히 이번 연구는 조성래, 안성훈, 이승형 박사과정이 공동 제1 저자로 참여하며 서로 다른 기술과 전문성을 갖춘 3개 학과, 4개의 연구실이 협력한 연구 성과라는 점에서 연구팀의 융합성이 매우 높게 인정된다.
행사를 주최한 나노융합연구소 정희태 소장(생명화학공학과 교수)은 “나노기술분야는 기술의 특성상 다양한 전문성을 가진 여러 과학기술 분야의 융합연구가 절실히 필요한 분야이다.”며 “앞으로도 나노융합연구소는 기존 학과의 벽을 허무는 융합연구 시스템의 획기적 발전을 통하여 인류가 당면한 이슈를 해결하고 미래의 풍요로운 사회를 건설하기 위해 지속적으로 노력할 것이다.”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 9개 학과의 75여명 교수가 참여하고 있으며, 나노융합연구소에서는 최적화된 융합연구시스템을 갖추고 나노연구 성과를 극대화함으로써 새로운 가치창출과 기술혁신을 선도하는 세계적인 연구소로 성장하는 것을 목표로 하고 있다.
2022.04.05 조회수 4854 -
형광 염색 없이 분자 정보를 보는 AI 현미경 개발
우리 대학 물리학과 박용근 석좌교수 연구팀이 형광 염색 없이 세포의 분자 정보를 볼 수 있는 인공지능 현미경 기술을 개발했다고 20일 밝혔다.
광학 현미경은 수백 년 전부터 현재에 이르기까지 생물학 및 의학에서 가장 중요하게 쓰이는 기술 중 하나로, 이미지 형성 원리에 따라 여러 형태로 발전해왔다. 최근 수십 년간 분자생물학이 눈부시게 발전하면서 세포 내의 특정 구조를 형광(fluorescence) 으로 표지하는 것이 가능해졌고, 이처럼 높은 생화학적 특이성(biochemical specificity) 덕분에 형광 현미경은 현재 가장 폭넓게 쓰이는 광학 현미경 기술이 됐다.
그러나 형광 현미경은 형광 표지 자체가 세포를 변형하는 것이기 때문에 세포에 부담을 주게 되고, 밝기와 세포독성, 안정성 문제 때문에 초고속 또는 장기간 측정이 힘들며, 제한된 색깔로 인해 다양한 구조를 동시에 보는 것이 어려운 근본적인 한계가 있다.
이와는 대조적으로, 각 물질과 빛의 상호작용을 결정하는 근본적인 특성인 굴절률(refractive index)을 이용해 아무런 염색을 하지 않아도 되는 현미경 기술 또한 꾸준히 발전해왔다. 굴절률로부터 파생되는 빛의 흡수, 위상차 등을 이용한 전통적인 현미경은 물론, 최근에는 굴절률 자체를 3차원 상에서 정량적으로 측정하는 다양한 홀로그래픽 현미경(holographic microscopy) 기술이 박용근 교수 연구팀에서 개발돼 상용화된 바 있다. 이러한 비표지(label-free) 현미경 기술은 형광 현미경과 비교해 여러 가지 장점을 갖고 있지만, 굴절률과 세포 내 구조들의 관계가 명확하지 않아 분자 특이성이 떨어진다는 단점이 있었다.
박용근 교수 연구팀에서는 2012년 초부터 조영주 졸업생(제1 저자, 물리학과·수리과학과 학사 11학번·KAIST 총장 장학생, 現 스탠퍼드대학교 응용물리학과 박사과정) 주도로 홀로그래픽 현미경 분야에 인공지능을 도입해 특이성 문제를 해결하려는 일련의 연구가 시작됐다.
우선 형태적으로는 비슷하나 생화학적인 구성에 차이가 있는 시료(여러 종의 박테리아, 다양한 분류의 백혈구 등)의 굴절률 영상은 사람 눈에는 비슷하게 보이는데, 흥미롭게도 인공지능은 이를 높은 정확도로 분류할 수 있음을 보였다(2013-2014년 KAIST 학부연구프로그램(URP) 이후, 2015년 Optics Express, 2017년 Science Advances, 2020년 ACS Nano 등 게재). 이러한 결과는 매우 다양한 생체 시료에서 일관되게 관찰됐고, 따라서 연구팀은 생화학적 특이성이 높은 정보가 굴절률의 공간 분포에 숨겨져 있다는 가설을 세웠다.
세포생물학 분야 최고 권위지인 `네이처 셀 바이올로지(Nature Cell Biology, IF 28.82)'에 12월 7일 발표된 이번 연구(논문명: Label-free multiplexed microtomography of endogenous subcellular dynamics using generalizable deep learning)에서, 연구팀은 홀로그래픽 현미경 영상으로부터 형광 현미경 영상을 직접 예측할 수 있음을 보임으로써 이 가설을 증명했다. 인공지능이 찾아낸 굴절률 공간 분포와 세포 내 주요 구조 간의 정량적인 관계를 이용해 굴절률의 공간 분포 해독이 가능해졌고, 놀랍게도 이러한 관계는 세포 종류와 관계없이 보존돼 있음을 확인했다.
이 과정에서 만들어진 `인공지능 현미경'은 홀로그래픽 현미경과 형광 현미경의 장점만을 갖는다. 즉, 형광 표지 없이 형광 현미경의 특이적인 영상을 얻을 수 있다. 따라서 자연 상태 그대로의 세포에서 동시에 수많은 종류의 구조를 3차원으로 볼 수 있으며, 밀리초(ms) 수준의 초고속 측정과 수십 일 수준의 장기간 측정이 가능해졌다. 더욱이 기존 데이터에 포함되지 않은 새로운 종류의 세포에도 즉시 적용이 가능하기에, 다양한 생물학 및 의학 연구에 응용이 가능할 것으로 기대된다.
이번 연구는 조영주 박사과정과 박용근 교수가 지난 10여 년간 발전시켜온 광학 및 인공지능 기술력 이외에도, 다학제적 접근과 KAIST 기술을 바탕으로 한 창업 덕분에 가능했다. 생명과학과 허원도 교수(공동 교신저자)와 박외선 박사(공동 제1 저자)가 오랜 기간 발전시켜온 분자생물학 및 형광 현미경 기술 덕분에 인공지능 학습에 필요한 데이터를 얻을 수 있었으며, 조영주 박사과정이 허원도 교수 연구팀에서 2015년 1년간 연구했던 경험 덕분에 구체적인 아이디어가 나오게 됐다.
또한 박용근 교수 연구팀 홀로그래픽 현미경 기술로 창업한 ㈜토모큐브를 통해 현미경 및 데이터 형식이 규격화돼 대규모 인공지능 학습이 용이했고, 이를 바탕으로 ㈜토모큐브 조형주 연구원(공동 제1 저자) 및 민현석 연구원(공동 교신저자) 등 인공지능 전문 인력이 합류하면서 최신 인공지능 기법들의 빠른 도입이 가능했다.
한편 이번 연구는 한국연구재단의 창의연구사업, 과학기술정보통신부의 정보통신방송 기술개발사업 (홀로그램핵심기술), 일자리진흥원의 연구장비개발 및 고도화지원사업, 한국보건산업진흥원의 보건의료기술 연구개발사업의 지원을 받아 수행됐다.
2021.12.20 조회수 6193 -
제1회 녹색 수소기술 심포지엄 개최
우리 대학 나노융합연구소(연구소장 : 정희태)는 LX하우시스(구. LG하우시스)와 공동 주관으로 7월 2일 본교에서 제 1회 ‘Green Hydrogen Technology Symposium’ 행사를 개최했다.
최근 폭설, 폭염, 산불, 태풍 등의 이상기후의 현상은 우리 주위에서 쉽게 자주 찾아볼 수 있는 일이 되었으며, 이에 국제사회는 온실가스에 의한 기후변화 문제의 심각성을 인식하고 이를 해결하기 위하여 유럽을 중심으로 탄소 감축 노력을 강화하는 추세가 이어지고 있다. 우리나라도 2020년 다양한 사회적 논의를 바탕으로 「2050 탄소 중립화」를 선언하였고, 이에 대한 종합적인 전략 및 5대 기본방향을 발표했다.
※ 5대 기본 방향: 1) 깨끗하게 생산된 전기·수소의 활용 확대, 2) 에너지 효율의 혁신적인 향상, 3) 탄소 제거 등 미래기술의 상용화, 4) 순환경제 확대로 산업의 지속 가능성 제고, 5) 탄소 흡수 수단 강화 - 2020년 국가 범정부협의체 장기 저탄소 발전전략(LEDS, Long-term Low greenhous gas Emission Development Strategy)
2050년 탄소중립 목표를 달성하기 위해서는 기존 기술의 향상만으로는 달성하기 힘들고, 기존 기술 개발의 가속화와 더불어 초융합 연구를 통한 파괴적이고 혁신적인 아이디어 구현이 바탕이 되어야 한다. 이에, 나노융합연구소는 KAIST만의 장점을 바탕으로 초융합 R&D 체계를 도입하고자 하며, 기술개발에 앞서 기업(에너지 얼라이언스)과의 지속적인 협의를 통해, 경제사회적 니즈를 받아들여 연구 계획을 수립하고 오픈형 산학연 융합 플랫폼을 개발하여 보다 빠르게 가시적인 성과 창출을 기획하고 있다.
이번 ‘Green Hydrogen Technology Symposium’에서는 한국에너지기술연구원 수소연구단 김우현 책임연구원의 초청세미나가 개최되었으며, ‘개질반응 기반 수소생산 기술의 최근 연구개발 동향’ 주제로 수소경제 시대의 수소 에너지 수요에 대응할 수 있는 주요 개질기반 수소생산 기술 동향들을 소개했다. 또한 그 밖에 환경전문가 이윤호 교수(서울대), 황윤정 교수(서울대), 이규복 교수(충남대)가 참석하여 다양한 시각에서 미래 저탄소 에너지 시대를 준비하기 위한 연구개발의 지향점을 심도있게 논의하였다.
행사를 주최한 나노융합연구소 정희태 소장(생명화학공학과 교수)은 “향후 과학기술은 기후변화, 고령화 및 4차 산업혁명 시대를 준비하고 도약하여야 하는 시대적 사명을 필연적으로 가지고 있으며, 이에 따른 융합기술의 중요성은 너무나 자명하다. 이러한 시대적 문제를 해결하기 위해서는 기존의 학과 단위의 연구 환경에서 벗어나 화학, 생명, 전자, 기계, 소재와 같은 기술융합만이 미래를 이끌 핵심 기술력이며 해결책이 될 것이다.”며 “향후 나노융합연구소에서는 인류가 직면하는 세계적으로 심각한 기후‧환경변화 문제 해결을 위하여 온실가스 감축, 지속가능한 새로운 에너지원 개발, 물/미세먼지 등의 기술의 고도화를 위한 연구를 집중적으로 추진하고자 하며, 이에 KAIST 기후변화대응 연구소 설립을 추진 중에 있다.”고 밝혔다.
또한, 이번 행사를 공동 주최한 LX하우시스에서는 이진규 부사장과 정승문 연구위원이 함께 참석하였으며, 국내‧외 탄소중립을 위한 국가별 정책과 기업들의 전략을 진단하고 그린수소 활성화를 위한 수소경제의 발전 방안에 대하여 심도있는 논의가 이뤄졌다.
2021.07.02 조회수 8071 -
제11회 KINC 융합연구상 시상식 개최
우리 대학 나노융합연구소(연구소장 정희태)는 4월 26일 본교에서 제 11회 ‘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 통해 융합연구에 대한 적극적인 참여 동기를 부여하기 위해 2011년도에 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 신소재공학과 전석우 교수와 오지훈 교수 공동 연구팀과 기계공학과 박인규 교수가 각각 ‘최우수 융합논문’ 부문과 ‘최다수 융합논문’ 부문의 수상자로 선정됐다.
‘최우수 융합논문’으로 선정된 공동 연구팀에서는 이산화탄소의 전기화학 환원 반응 시 발생하는 물질이동의 한계를 극복해 값 비싼 금 촉매의 사용을 효과적으로 줄일 수 있는 3차원 나노구조 촉매를 개발하며 국제 학술지 ‘미국 국립과학원회보(PNAS)’ 3월 4일 자 온라인판에 게재됐다. (논문명: Hierarchically Porous Au Nanostructures with Interconnected Channels for Efficient Mass Transport in Electrocatalytic CO2 Reduction)
연구팀은 두 가지 크기의 기공 네트워크를 지닌 계층 다공성 나노 구조를 이용해 이산화탄소에서 일산화탄소로의 전환율을 기존 나노 구조 촉매 대비 최대 3.96 배 높일 수 있는 촉매 디자인을 제시했다. 특히 이번 연구는 현가예 박사과정과 송준태 교수가 공동 1저자로 참여하였으며, 3차원 나노구조를 제작하는 연구 기술과 촉매의 전기화학적 분석 및 평가에 대한 전문성을 바탕으로 두 저자의 융합성이 크게 돋보였다.
또한, ‘최다수 융합논문’ 부문 수상자 박인규 교수는 첨단 센서 연구개발 분야의 전문가로 2020년 한해 동안 교내‧외 다양한 연구진과 30여편의 융합논문 성과를 도출하면서 나노과학기술 발전에 크게 기여한 공로를 인정받았다.
행사를 주최한 나노융합연구소 정희태 소장(생명화학공학과 교수)은 “나노기술분야는 기술의 특성상 다양한 전문성을 가진 여러 과학기술 분야의 융합연구가 절실히 필요한 분야이다.”며 “앞으로도 나노융합연구소는 기존 학과의 벽을 허무는 융합연구 시스템의 획기적 발전을 통하여 인류가 당면한 이슈를 해결하고 미래의 풍요로운 사회를 건설하기 위해 지속적으로 노력할 것이다.”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 설립됐다. KAIST의 대표적인 융합연구소로 자리 잡은 나노융합연구소는 9개 학과의 75여명 교수가 참여하고 있으며, 나노융합연구소에서는 최적화된 융합연구시스템을 갖추고 나노연구 성과를 극대화함으로써 새로운 가치창출과 기술혁신을 선도하는 세계적인 연구소로 성장하는 것을 목표로 하고 있다.
2021.04.26 조회수 23094