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국정원 등 대학 연구보안교육 협의회와 공동 워크숍 개최
우리 대학은 '대학 연구보안교육 협의회 워크숍'을 오는 18일 KAIST 대전 본원에서 개최했다. 첨단 과학기술이 국가의 경쟁력을 좌우하는 글로벌 기술패권 시대가 본격적으로 대두되며, 세계 각국은 자국의 첨단기술 보호 및 경쟁국의 산업정보 수집에 총력을 기울이는 실정이다. 이런 상황에서 졸업 후 기업이나 연구기관으로 진출하는 학생들의 연구보안 의식을 제고하려는 노력은 기술 유출을 예방하는 첫걸음이자 국가의 기술경쟁력을 강화하는 방안으로 중요성이 높아지고 있다.
국가정보원(원장 김규현, 이하 국정원), 국가과학기술인력개발원(원장 정해관 직무대행, 이하 KIRD) 및 부산대학교(총장 차정인)와 공동 주관하는 이번 워크숍은 지난해 6월 발족한 '대학 연구보안교육 협의회(이하 협의회)'가 1년간 추진한 연구보안 교육혁신 성과를 공유하는 자리다.이날 열리는 행사에는 KAIST 등 4대 과기특성화대학, 부산대학교 등 47개 대학과 국정원, 과학기술정보통신부, KIRD 관계자 등 79명이 참석한다. KAIST는 연구보안교육 의무화 성과와 국내 대학 중 최초로 시행하는 '찾아가는 연구실 보안컨설팅 사업(이하 보안컨설팅)' 등 예방보안 강화 사례를 발표한다.
특히, 2021년 국정원의 자문을 받아 KIRD과 함께 개발한 온라인 연구보안 교과과정은 학부 및 대학원 신입생 전체를 대상으로 시행해 2022년 봄학기부터 현재까지 4,830여 명의 학생이 수강을 완료했다.
또한, KIRD는 별도 개발한 연구보안교육 콘텐츠의 추진 경과 및 대학에 실제로 배포해 활용된 성과를 소개한다. 덕성여자대학교와 UNIST는 KIRD의 연구보안교육 콘텐츠를 재학생 교육에 활용한 사례를 소개하고, 이러한 성과를 타 대학으로 확산하는 데 필요한 지원방안 등을 논의하는 시간을 가질 예정이다.
국정원 관계자는 "작년 발족한 협의회가 1년이라는 짧은 기간 동안 연구보안 교육콘텐츠 신규개발과 확산 등 유의미한 성과를 창출하도록 적극 지원하였으며, 향후에도 국정원은 KAIST를 벤치마킹한 연구보안교육 의무화 모델을 전국 대학으로 확산시키기 위한 지원을 아끼지 않을 것"이라고 밝혔다.
김부현 KIRD 인재교육 본부장은 "'대학(원)생을 위한 연구보안관리 과정'은 예비 과학기술인이 연구자로 성장하기 위해 필요한 연구보안 사례 및 제도 중심으로 구성하였다"라며, "과학기술인 알파캠퍼스를 통해 많은 대학이 활용할 수 있기를 바란다"라고 말했다.
조병관 KAIST 연구처장은 "산업기술보호법에는 교수와 연구원뿐만 아니라 학생도 연구보안을 준수해야 하는 대상으로 명시되어 있다"라면서 "졸업 후 신진연구자로 활동할 학생들이 교육 현장에서 연구기술보안 소양을 쌓을 수 있는 환경을 만들어 가는 일에 KAIST가 앞장서서 노력하겠다"라고 전했다. 한편, KAIST, UNIST(총장 이용훈), GIST(총장 임기철), DGIST(총장 국양) 등 4대 과기특성화대학과 국정원 및 KIRD를 주축으로 창립된 대학 연구보안교육 협의회는 KAIST가 선도한 연구보안 교육모델을 확산시키기 위해 ‘전국대학교 산학협력단장·연구처장 협의회’ 소속 대학들과 협력하고 있다.
2023.07.19
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과기특성화대학, 국가정보원과 연구보안교육 협의체 발족
우리 대학을 포함한 4대 과학기술특성화대학이 22일 오전 국가정보원(원장 김규현, 이하 국정원)과 '과학기술특성화대학 연구보안교육 협의체'를 발족했다.
연구보안 교육혁신을 위해 발족한 이번 협의체에는 KAIST, GIST(광주과학기술원), DGIST(대구경북과학기술원), UNIST(울산과학기술원) 등 4대 과학기술특성화대학과 국정원, 국가과학기술인력개발원(이하 KIRD)이 창립 멤버로 참여한다. 이들은 4대 과학기술원을 시작으로 KAIST가 선도한 연구보안 교육모델을 전국 대학으로 확산시키는 일에 뜻을 모을 예정이다.
우리 대학은 2021년 국정원의 자문을 받아 KIRD과 함께 학부 및 대학원 신입생을 대상으로 하는 온라인 연구보안 교과과정을 개발하고 이를 졸업 필수과목으로 지정해 2022년 봄학기부터 교육하고 있다. 신입생 전체를 대상으로 연구보안 교육을 의무 시행한 것은 국내 대학 중 최초이며, 봄학기에 약 2,000여 명의 학생이 수강을 완료했다.
이날 행사에는 국정원, 4대 과기특성화대학, KIRD를 비롯해 포스텍, 연세대학교, 서강대학교, 한양대학교 등 15개 대학 관계자들이 참석했다. 이들은 KAIST 연구보안교육 의무화 및 KIRD의 연구보안교육 콘텐츠 개발 추진 경과를 공유하고 각 과학기술원별 연구보안교육 도입계획을 주제로 토론하는 시간을 가졌다.
향후 보안교육 협의체는 ▴KAIST 연구보안 교육콘테츠 개발의 경험과 성과 공유 ▴연구보안 교육콘텐츠 개발을 위한 자문 제공 ▴교육 모델 적용대상 대학의 확산 ▴대학별 교육 수행 방식과 교육성과 공유 등의 활동을 이어갈 계획이다.
국정원 관계자는 "4대 과학기술원과 함께하는 이번 협의체 발족을 시작으로 KAIST의 신입생 연구보안 교육 의무화 사례를 전국 대학으로 확산시키기 위해 적극적으로 지원할 것"이라고 밝혔다.조광현 KAIST 연구처장은 "KAIST의 연구보안 교육을 타 대학에 롤모델로 제시할 수 있게 되어 매우 뜻깊게 생각한다"라고 밝혔다. 이어, "이번 보안교육 협의체 발족을 계기로 KAIST는 국가보호기술 보안을 위한 대학의 역할과 책임 재정립을 선도할 것"이라고 강조했다.
2022.06.22
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5대 과학기술특성화대학, 행정교류협약 체결
우리 대학은 GIST, DGIST, UNIST, POSTECH과 대학 행정 선도를 위한 행정교류 협약식을 오늘(23일) 오전 우리 대학 본원 제1회의실에서 개최했다. 이번 협약은 *5대 과학기술특성화대학 간의 행정 협력체계를 구축하고 실질적인 공동 발전 방안을 모색하기 위해 체결됐다.
그간 5대 대학의 설립목적이 유사하고 행정 운영에 공통점이 많아 상호 교류에 대한 필요성과 공감대가 형성됐고 이에 본 협약을 추진했다. (*한국과학기술원(KAIST), 광주과학기술원(GIST), 대구경북과학기술원(DGIST), 울산과학기술원(UNIST), 포항공과대학교(POSTECH))
구체적인 내용은 △행정 발전을 위한 인력 교류 △세미나·워크샵 공동 개최 △정책·제도 공동 연구 △교육과정 공동 개설 △국내·외 연수프로그램 공동 운영 등이다. 이를 위해 각 대학의 행정처장으로 구성된 ‘행정처장 협의회’를 신설하여 분야별 협력 원칙과 방향을 수립하고 세부적인 기준을 심의할 예정이다.
23일 오전 우리 대학에서 개최된 『5대 과학기술특성화대학 행정교류 협약식』에는 각 대학 행정처장 및 관련 부서장 등이 참석했다. 현장에서는 우리 대학이 추진 목적과 개요를 설명한 후 서명식을 진행했다. 이후 구체적인 행정교류 방안에 대해 논의하는 시간을 가졌다.
방진섭 행정처장은 “KAIST를 모태로 설립된 우리 과학기술특성화대학들은 모두 세계적인 대학을 목표로 하고 있다. 이번 협약을 통해 선의의 경쟁과 협력은 물론, 궁극적으로 더욱 우수한 정책과 성과를 도출할 수 있을 것이다”라고 전했다. 이어, “행정교류 협력이 성공적으로 정착되면 이는 우리나라 대학 사회에 행정 협력이 본격화되는 초석이 될 것이다. 체계적인 협력관계를 구축해 대학 행정을 선도해 나가겠다”라고 강조했다.
2021.11.23
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원자 틈 이용해 이산화탄소의 연료 변환 성공
신소재공학과 강정구 교수 연구팀이 성균관대, UNIST, 부산대, 미국 버클리대학, 칼텍과의 공동 연구를 통해 구리 입자 내 원자의 틈을 제어하는 기술을 적용해 온실가스인 이산화탄소를 에틸렌 등의 고부가 연료로 변환할 수 있는 전기화학촉매 소재기술을 개발했다.
이는 이산화탄소로부터 에틸렌 생성비율을 최고 80%까지 높이는 기술로, 연구팀은 기존 나노입자기반 촉매의 한계를 뛰어넘기 위해 원자수준의 촉매제어 기술을 도입했다. 이번 연구결과는 기존 촉매소재 설계에서 제시되지 않은 ‘원자 틈’을 처음으로 촉매설계의 주요인자로 적용해 산업적 가치가 높은 에틸렌의 생산성을 획기적으로 높였다. 동시에 천연가스에서 손쉽게 얻을 수 있는 메탄의 생성을 실험적으로 완전히 억제했으며, 양자역학 계산 기술을 이용해 원자 틈의 촉매반응 활성 원리를 이론적으로 규명했다.
이번 연구 결과는 에너지 분야 국제 학술지 ‘어드밴스드 에너지 머티리얼즈 (Advanced Energy Materials)’ 3월 10일자에 표지논문으로 게재 됐다. (논문명: Atomic-Scale Spacing between Copper Facets for the Electrochemical Reduction of Carbon Dioxide)
전기화학적 촉매반응을 활용한 이산화탄소 변환 기술은 지구 온난화를 일으키는 이산화탄소를 저감하는 대표 기술 중의 하나로, 효율적인 이산화탄소 전환 촉매기술의 개발을 통해 대기 중의 이산화탄소 농도를 줄이면서 산업에 유용한 연료나 화합물을 생산하는 기술이다. 이산화탄소 전환을 위해 다양한 전이금속 기반의 전기화학 촉매가 개발되고 있으나, 에틸렌과 같은 탄화수소 계열의 연료를 생산할 수 있는 원소는 구리가 유일하다.
하지만 일반적으로 구리 촉매는 반응 속도 및 생성물의 선택성이 높지 않아 이산화탄소 저감의 실효성과 생성물의 경제성이 떨어졌다. 이를 해결하기 위해 구리촉매의 특성을 개선하려는 연구가 세계적으로 활발히 진행되고 있다.
연구팀은 산화된 구리의 환원반응을 전기화학적으로 미세하게 제어해 구리 결정면 사이에 1나노미터 미만의 좁은 틈을 생성했다. 이 원자 틈에서 이산화탄소 환원반응 중간생성물의 촉매표면 흡착에너지를 최적화해 촉매반응의 활성을 극대화했다. 동시에 탄소-탄소 결합을 유도해 에틸렌과 같은 고부가 화합물이 효율적으로 생산되는 것을 규명했다. 연구에서 제안한 신규 활성인자인 원자 틈 원리는 다양한 전기화학 촉매 연구 분야로 확장할 수 있다는 의의를 갖는다.
강정구 교수는 “구리 기반 촉매소재에 간단한 공정 처리기술을 도입해 온실가스인 이산화탄소를 전환함으로써 고부가 화합물인 에틸렌을 효율적으로 생산하는 소재기술이다”라며, “기후변화 및 온실가스 문제 대응을 위한 핵심 대안기술이 될 수 있을 것으로 전망한다”라고 말했다.
이번 연구는 강정구 교수, 성균관대학교 정형모 교수, UNIST 권영국 교수, 부산대 김광호 교수, 그리고 미국 버클리, 칼텍 연구팀과 공동연구를 통해서 이뤄졌으며, 과학기술정보통신부의 글로벌프론티어사업, 신진연구자지원사업 및 차세대탄소자원화사업단의 지원을 받아 수행됐다.
2020.03.16
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김지한 교수, 컴퓨터 설계 기반 다공성 복합재료 합성
〈 김지한 교수 연구팀 〉
우리 대학 생명화학공학과 김지한 교수와 UNIST 화학과 문회리 교수 공동연구팀이 컴퓨터 설계를 기반으로 한 이론적 디자인을 통해 새로운 다공성 복합재료를 합성하는 데 성공했다.
이러한 복합물질은 각각의 특성을 동시에 가지면서 융합된 새로운 성질을 나타낼 수 있어 촉매, 기체 저장 및 분리, 센서, 약물 전달 등 다양한 분야에 응용할 수 있을 것으로 기대된다.
권오민 박사과정과 UNIST 김진영 박사가 공동 1 저자로 참여한 이번 연구결과는 국제 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈(Nature communications)’ 8월 9일 자 온라인판에 게재됐다. (논문명 : Computer-aided discovery of connected metal-organic frameworks)
이번 연구에 사용한 금속 유기 구조체(Metal-Organic Framework, MOF)는 다양한 금속 이온 집합체와 유기 리간드로 구성된 화합물의 일종으로 나노 수준의 기공을 갖는 결정성 물질이다.
금속 유기 구조체는 각 구성요소의 다양성 덕분에 지난 20년간 8만여 개 이상의 구조들이 실험으로 합성됐다. 금속 유기 구조체는 표면적이 매우 넓고 기공의 물리-화학적 특성을 세밀하게 조절할 수 있어 기존의 제올라이트를 대체할 수 있는 차세대 다공성 물질이기도 하다.
최근 금속 유기 구조체를 다른 소재와 혼합해 기능을 다양화하거나, 한가지 물질의 단점을 다른 물질의 장점으로 보완함으로써 성능을 최적화하는 연구가 진행되고 있다.
그러나 기존의 합성된 금속 유기 구조체 복합재료들은 두 물질의 경계면에서 서로 어떻게 결합하는지에 대한 정확한 정보가 없고 그 형태가 무질서해 어떻게 만들어지는지에 대한 이해가 부족했다.
8만여 개의 금속 유기 구조체 중 표면에서 서로 결합할 수 있는 조합을 일일이 눈으로 찾아내는 것은 매우 시간이 오래 걸리기 때문에, 화학자의 직관만으로 새로운 이종 금속 유기 구조체 간 단결정 복합재료를 합성하기 위해서는 수많은 시행착오를 겪어야 했다.
따라서 8만여 개 이상의 금속 유기 구조체를 사용해 복합물질을 형성할 수 있는 경우의 수가 상당히 많음에도 불구하고 지금까지 합성된 복합재료의 수는 극히 일부로 제한됐다.
문제해결을 위해 공동연구팀은 미시적인 분자구조 정보를 활용해 먼저 합성 가능성이 큰 구조들을 선별한 뒤, 이를 실험적으로 합성함으로써 실제 새로운 복합물질을 개발하고 합성하는 시간을 획기적으로 단축했다.
김지한 교수가 이끈 시뮬레이션팀은 직접 개발한 컴퓨터 알고리즘을 활용해 기존에 발표된 8만여 개의 데이터로부터 특정 구조체의 결정면과 상호 연결될 수 있는 결정면을 가진 다양한 금속 유기 구조체 쌍들을 얻는 데 성공했다.
또한, 양자역학 시뮬레이션을 통해 두 금속 유기 구조체가 연결된 경계면이 가질 수 있는 안정적인 구조를 예측해냈다.
문회리 교수의 연구팀은 시뮬레이션 결과를 바탕으로 6종류의 새로운 금속 유기 구조체 복합재료를 성공적으로 합성함으로써 시뮬레이션으로 예측된 내용이 실험적으로 합성될 수 있음을 증명했다.
또한, 금속 유기 구조체 결정면 위에 다른 구조체가 하나의 구조로 자라나는 원리를 규명했고, 두 물질의 기공이 서로 연결돼 내부까지 분자가 자유롭게 이동할 수 있음을 확인했다.
이번 연구에서 성공한 서로 다른 두 금속 유기 구조체 간 경계면을 분자 수준에서 깨끗하게 하나의 구조로 연결하는 다공성 복합재료는 지금껏 없던 새로운 개념의 물질이다.
문회리 교수는 "실험과 컴퓨터 시뮬레이션의 협력 연구를 통해 그간 합성이 어려웠던 다기능 다공성 복합재료를 설계하고 합성할 수 있음을 보여줬다. 기존 신약개발에서 활용되던 연구 방식이 거대시스템인 다공성 재료에까지 확대된 성공적 사례이다”라고 말했다.
김지한 교수는“세계 최초로 나노 다공성 복합물질을 이론적으로 디자인해 합성까지 성공한 첫 사례라는 사실에 의미가 있다”라며 “새로운 복합재료 개발을 위해 필요한 시간과 비용을 획기적으로 줄일 수 있고, 적용 분야를 MOF-나노입자, MOF-제올라이트, MOF-고분자 복합재료로 쉽게 확장할 수 있다”라고 말했다.
이 연구 결과는 삼성전자 미래기술육성센터의 지원을 받아 수행됐다.
□ 그림 설명
그림1. 합성에 성공한 MOF 구조
2019.08.26
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4개 과기원, 전문연구요원제도 혁신을 위한 토론회 개최
KAIST·GIST·DGIST·UNIST 등 4개 과학기술특성화대학은 5월 31일 오후 2시부터 KAIST 대전 본원 학술문화관 5층 정근모 콘퍼런스홀에서 ‘전문연구요원제도 혁신을 위한 4개 과기원 토론회’를 개최한다.
이번 토론회는 이공계 분야의 고급 과학기술 인재양성을 통해 국가과학기술 및 산업발전에 기여할 수 있도록 전문연구요원제도의 지속적인 유지를 위해 그 필요성 등을 다양한 관점에서 논의하고자 4개 과기원이 공동으로 주관해 마련한 자리다.
전문연구요원제도는 병역자원의 일부를 국가과학기술의 경쟁력 강화에 활용하는 제도다. 지난 1973년 3월 KAIST를 우리나라 최초로 병역특례기관으로 선정한‘병역의무 특례조치에 관한 법률’을 시행한 이후 점차 그 대상을 확대, 적용해 현재 국내 이공계 대학은 물론 과학기술특성화대학의 교육·연구성과를 창출하는 원동력으로 자리를 잡아왔다.
특히 4차 산업혁명 시대를 맞아 AI(인공지능)·로봇공학·빅데이터·생명과학·IoT(사물인터넷) 등 다양한 분야에 대비할 우수 인재의 양성이 국가적으로 시급한 때에 전문연구요원제도는 앞으로도 최소한 현행과 같은 수준으로 지속, 유지돼야 한다는 게 과학기술계의 입장이다.
유승협 KAIST 학생정책처장의 사회로 진행되는 이날 토론회에서는 김소영 KAIST 과학기술정책대학원장이 ‘특례와 특혜 사이’라는 주제로 전문연구요원제도의 시대적 정당성과 유효성에 대해 발표한다.
이어 이기훈 GIST(광주과학기술원) 안보과학기술센터 교수가 ‘4차 산업혁명 시대의 전문연구요원제도의 역할’을 주제로 발표할 예정이다.
주제발표 이후 이뤄지는 패널토론에서는 김소영 KAIST 과학기술정책대학원장을 좌장으로 이정재 한국과학기술기획평가원 인재정책센터장, 이기훈GIST(광주과학기술원) 안보과학기술센터 교수, 이창훈 DGIST(대구·경북과학기술원) 입학처장, 박명곤 UNIST(울산과학기술원) 대학원총학생회장 등이 참여해 전문연구요원제도의 혁신을 위한 제도 개선 방안 등에 토론을 벌인 뒤 주제 발표 및 토론에 대한 참석자들의 질의응답 순으로 진행된다.
이날 토론회에는 더불어민주당 조승래 의원과 이광형 KAIST 부총장을 비롯한 4개 과기원 교수 및 학생 등 180여 명이 참석할 예정이다.
2019.05.29
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과학기술원 공동사무국 출범
〈(왼쪽부터) 한상철 DGIST 기획처장, 정무영 UNIST 총장, 국양 DGIST 총장, 신성철 KAIST 총장, 김기선 GIST 총장,구혁채 과기부 미래인재정책국장, 김보원 KAIST기획처장, 김준하 GIST기획처장〉
대한민국 4대 과학기술원이 공동사무국을 꾸리고 과기원의 혁신적 비전 재설정에 나선다.
KAIST(총장 신성철)‧GIST(총장 김기선)‧DGIST(총장 국양)‧UNIST(총장 정무영)는 24일(금) 오후 2시 KAIST에서 ‘과학기술원 공동사무국(이하 과기원 공동사무국)’ 출범식을 개최했다. 4대 과학기술원의 창의적 협업과 비전 설정을 추진하고, 긴밀한 협력체계를 구축하는 구심점이 마련된 것이다.
과학기술원은 국가 발전에 필요한 고급 과학기술 인력을 양성하고, 이공계 연구중심대학의 본보기를 제시하기 위해 1971년 설립됐다(KAIST). 이후 광주(GIST, 1993년 설립)와 대구(DGIST, 2004년 설립), 울산(UNIST, 2015년 전환)에서도 과학기술원이 만들어지면서 대한민국 이공계 대학교육과 연구에 획기적인 변화와 발전을 가져왔다. 그러나 급변하는 4차 산업혁명 시대에 접어들면서 과기원은 대내외적인 도전과 위기를 맞고 있다.
김보원 과기원 공동사무국장(KAIST 기획처장 겸임)은 “4대 과기원이 ‘글로벌 가치창출 선도 대학’으로 거듭나기 위해 새로운 비전 설정이 필요한 시점”이라며 “공동사무국을 중심으로 4대 과기원의 공동 발전에 필수적인 다양한 과제를 수행해나갈 계획”이라고 과기원 공동사무국의 설치 배경을 밝혔다.
과기원 공동사무국은 지역별로 흩어져 있는 과기원의 역량을 결집해 ‘규모의 경제’와 ‘시너지(Synergy)’ 효과를 구현하는 데 목표를 두고 있다. 과기원 간 긴밀한 업무협력 체계를 구축하고, 과기원의 역할‧책무‧혁신방안을 발굴해 교육‧연구‧산학협력 등 혁신의 구심점 역할을 하려는 것이다. 또 공동사무국 설치를 계기로 과기원 발전모델을 확산하는 전략도 추진할 예정이다.
이를 위해 4대 과기원은 지난 3월 8일 과기원 공동사무국 설치를 위한 업무협약을 체결했다. 이 조직은 KAIST 기획처 산하 잠정조직으로 4월 4일 설치됐으며, 5월 초부터 각 과기원에서 대표를 한 명씩 파견해 업무를 개시했다.
김보원 사무국장은 “과기원 공동사무국은 각 과기원의 개별적이고 독립적인 발전과 전체 과기원 공동의 유기적인 발전을 동시에 추구하면서, 다차원적인 관점에서 사업을 기획하고 방향성을 제시할 것”이라며 “앞으로도 과학기술정보통신부, 4대 과기원과의 긴밀한 소통과 협업을 통해 모든 과기원이 과학기술 혁신을 선도하는 역할을 지속하는 데 기여하겠다”고 전했다.
이번 출범식 행사에는 과학기술정보통신부 미래인재정책국 구혁채 국장과 신성철 KAIST 총장, 김기선 GIST 총장, 국양 DGIST 총장, 정무영 UNIST 총장과 각 과기원 기획처장 등 관계자 20여 명이 참석했다.
2019.05.27
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이진우 교수, 그래핀 기반의 자연 효소 모방물질 개발
〈 이진우 교수 〉
우리 대학 생명화학공학과 이진우 교수 연구팀이 그래핀을 기반으로 해 과산화효소의 선택성과 활성을 모방한 나노단위 크기의 무기 소재(나노자임, Nanozyme)를 합성하는 데 성공했다.
연구팀은 이 무기 소재를 이용하면 알츠하이머병 조기 진단과 관련된 신경전달물질인 아세틸콜린을 자연 효소를 이용했을 때보다 더 민감하게 검출할 수 있음을 확인했다.
가천대학교 바이오나노학과 김문일 교수, UNIST 에너지화학공학부 곽상규 교수팀과 공동으로 연구하고 김민수 박사가 1 저자로 참여한 이번 연구는 재료 분야 국제 학술지 ‘에이씨에스 나노(ACS Nano)’ 3월 25일자에 게재됐다. (논문명 : N and B Codoped Graphene: A Strong Candidate To Replace Natural Peroxidase in Sensitive and Selective Bioassays , 질소와 붕소가 동시에 도핑된 그래핀: 민감하고 선택성이 있는 바이오에세이에 사용되는 자연의 과산화효소를 대체할 수 있는 강력한 후보)
효소는 우리의 몸 속 다양한 화학 반응에 촉매로 참여하고 있다. 각각의 효소는 구조가 매우 복잡해 체내에서 특정 온도와 환경에서 원하는 특정 반응에만 촉매 역할을 할 수 있다.
특히 과산화효소는 과산화수소와 반응하면 푸른 색을 띠기 때문에 과산화수소를 시각적으로 검출할 수 있다. 이를 이용해 산화 과정에서 아세틸콜린을 포함한 과산화수소를 배출하는 다양한 물질을 시각적으로 검출할 수 있다는 장점이 있다.
대신 효소는 안정성, 생산성이 낮고 가격이 비싸다는 단점이 있다. 단백질로 이뤄진 효소와 달리 무기물질로 합성된 효소 모방 물질은 기존 효소의 단점을 해소할 수 있어 효소의 역할인 질병의 검출 및 진단 시스템에 활용할 수 있다. 따라서 효소의 활성을 정확히 모방하는 나노물질의 필요성이 커지고 있다.
그러나 효소를 모방하는 나노물질은 활성을 모방하는 것이 가능하지만 원하지 않은 다른 부가적인 반응을 일으킬 수 있다는 단점이 있어 효소를 대체하는 데 어려움이 있다. 특히 기존의 과산화효소 활성이 높은 물질은 과산화수소가 없는 상황에서도 색이 변하기 때문에 검출 물질이 없어도 발색이 되는 단점이 있다.
문제 해결을 위해 연구팀은 과산화효소 활성만을 선택적으로 모방하는 질소와 붕소가 동시에 도핑된 그래핀을 합성했다. 이 그래핀의 경우 과산화수소 활성은 폭발적으로 증가하지만 다른 효소 활성은 거의 증가하지 않아 과산화효소를 정확하게 모방할 수 있다.
연구팀은 실험적 내용을 계산화학을 통해 증명했으며 새롭게 개발한 물질을 이용해 중요 신경전달 물질인 아세틸콜린을 시각적으로 검출하는 데 성공했다.
아세틸콜린은 알츠하이머병의 조기 진단과 관련이 높아 연구팀의 효소모방 물질을 이용하면 향후 질병 진단 및 치료에 기여할 수 있을 것으로 예상된다.
이 교수는 “효소 모방 물질은 오래되지 않은 분야이지만 기존 효소를 대체할 수 있다는 잠재성 때문에 관심이 폭발적으로 커지고 있다”라며 “이번 연구를 통해 효소의 높은 활성 뿐 아니라 선택성까지 가질 수 있는 물질을 합성하고 알츠하이머의 진단 마커인 아세틸콜린을 효과적으로 시각적 검출할 수 있는 기술을 확보했다”라고 말했다.
이번 연구는 한국연구재단의 이공분야 기초연구사업 중견연구자지원사업을 통해 수행됐다.
□ 그림 설명
그림1. 촉매의 과산화효소와 산화효소 활성을 시각적으로 확인할 수 있는 사진
그림2. 질소와 붕소가 동시에 도핑된 그래핀의 바이오 에세이 적용
2019.04.23
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2018 한국 전자전 참가
우리 대학이 10월 24일부터 27일까지 4일간 산업통상자원부 주관으로 개최된 ‘2018 한국 전자전’에 참가했다.
한국 전자전은 1969년부터 개최되고 있는 국내 최대 규모의 가전·IT(정보기술) 전시회로 49회째인 올해 행사에는 약 1천 200여 개의 기술이 소개돼 6만여 명의 관람객을 맞았다.
우리 대학은 과기특성화대학 소속으로 참가했으며 4차 산업혁명을 이끌어갈 핵심 분야 특허기술 중 산업계에 파급 효과가 큰 기술을 선정해 GIST, DGIST, UNIST 등과 함께 출품했다.
총 8개의 기술 중 KAIST는 ①협동로봇이나 기존 산업용 로봇 및 자동화 분야에 적용 가능한 ‘양손 객체 제어 방법 및 장치(배석형 교수·산업디자인학과) ②디자인 과정을 획기적으로 단축시켜주는 ‘에어 스캐폴딩(air scaffolding) 3D 스케칭 기술(배석형 교수·산업디자인학과) ③상호간섭이 없는 *라이더(이창희 교수·전기및전자공학부) ④다수의 DID 장치들 간 실시간 콘텐츠 동기 재생 기술(정성관 연구원·IT 융합연구소) 등을 소개했다.
이밖에 ⑤무접촉식 로봇용 모터 기술(이승열 선임연구원·DGIST) ⑥간단하고 사용이 편리한 나노 만능재료 시험기 기술(김주영 교수·UNIST) ⑦환경 및 날씨 변화에 대응 가능한 3D *라이다 기술(박기환 교수·GIST), ⑧감성을 자극하는 인공지능 작곡기술(안창욱 교수·GIST)도 전시에 참여했다.
이번 전자전에는 추가 기술 개발 및 기술 이전 협력 방안을 모색하는 기업 관계자와 투자자뿐 아니라 일반 시민들도 방문해 우수 기술에 대해 많은 관심을 보였다.
최경철 KAIST 산학협력단장은 “과기특성화대학이 보유한 핵심 특허기술을 기업에 적극적으로 소개해 향후 기술 이전 및 다양한 산학협력을 추진할 계획”이라고 말했다.
또한, “앞으로 KAIST는 핵심 특허기술을 지속적으로 발굴해 사회에 기여할 수 있는 기술사업화와 일자리 창출을 위한 산학협력 사업을 적극적으로 추진해나갈 것”이라고 밝혔다.
［용어설명］
* 라이다(LiDAR, Light Detection And Ranging)
레이저 빔을 발사한 후 돌아오는 시간을 측정해 주변 상황을 감지하는 장비
2018.11.07
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과기정통부와 R&R(역할과 책임) 재정립 협약체결
우리대학을 포함한 광주과학기술원(GIST), 대구경북과학기술원(DGIST), 울산과학기술원(UNIST), 과학기술연합대학원대학교(UST)는 지난 29일 과기정통부(장관 유영민)와 4차 산업혁명 견인과 공공성 확보를 위한 고등교육기관의 역할과 책임(Role and Responsibility, 이하 R&R) 재정립 방안을 발표하고, 이를 이행하기 위한 업무협약을 체결했다.
우리대학을 포함한 과기정통부 소속 과학기술원 등은 자율적으로 기관의 존재 이유를 고민하고, 그 결과를 기반으로 국민의 눈높이에 맞는 변화와 혁신을 선도하는 기관으로 거듭나기 위해 이번 R&R 재정립을 추진했다. 과학기술원들은 설립이후 이공계 교육기관의 성공적 모델로 정착했으나 4차 산업혁명 도래, 학령인구 감소 등 급변하는 정책 환경에 따라 변화와 혁신을 지속할 필요가 있다고 판단해 공공성 강화와 함께 국민으로부터 신뢰받는 기관으로 거듭나기 위해 R&R 재정립방안을 자체적으로 마련한 것이다.
우리대학은 오는 2021년까지 세계 대학평가 20위권으로의 도약을 목표로 기초연구과학진흥 허브 구축, 초세대 협업연구실 운영, KAIST 10대 연구분야에 집중 투자 등 세계적 융복합 협업 연구를 실시한다. 특히 우리대학은 AI 연계 산업 종사자의 재교육을 목적으로 산업체 맞춤형 인공지능(AI) 교육 프로그램을 2021년까지 30개를 설치할 방침이다. 이밖에 교육‧연구성과‧창업인프라 등 보유 자원을 일반 국민에게 개방해 대학의 사회적 가치 실현에 앞장 서는 한편 타 과학기술원과도 교류 협력을 활성화하고 ‘과학기술원 4차인재위원회’를 통해 협력 과제를 지속적으로 발굴할 계획이다. 이밖에 권위적인 조직문화 등을 개선하는 한편 서비스 마인드 강화, 스마트 업무환경 구축, 성희롱·비리·갑질 근절 등을 위한 다양한 활동을 전개하고 연구실 문화도 적극 개선하여 석박사 학생연구원, 여성과학기술인, 박사후 연구원 등의 권익보호 강화에도 적극 앞장 설 계획이다.
2018.07.02
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박병국, 김갑진 교수, 고효율 스핀 신소재 개발
〈 박 병 국 교수, 김 갑 진 교수 〉
우리 대학 신소재공학과 박병국 교수와 물리학과 김갑진 교수 연구팀이 자성메모리(Magnetic Random Access Memory, MRAM) 구동의 핵심인 스핀전류를 효율적으로 생성하는 새로운 소재를 개발했다.
이번 연구는 ‘네이처 머티리얼즈(Nature Materials)’ 3월 19일자 온라인 판에 게재됐다.
이 연구는 고려대 이경진 교수, 미국국립표준연구소(NIST)의 Mark Stiles 박사 연구팀 등과 공동으로 수행됐다.
자성메모리는 외부 전원 공급이 없는 상태에서 정보를 유지할 수 있고 집적도가 높으며 고속 동작이 가능해 차세대 메모리로 주목받고 있다.
자성메모리의 동작은 스핀전류를 자성소재에 주입해 발생하는 스핀토크로 이뤄지기 때문에 스핀전류의 생성 효율이 자성메모리의 소모 전력을 결정하는 핵심 기술이다.
이번 연구에서는 강자성-전이금속 이중층이라는 새로운 소재 구조에서 스핀전류를 효과적으로 생성할 수 있음을 이론 및 실험을 통해 규명했다. 특히 이 구조는 기존 기술과 달리 생성된 스핀전류의 스핀 방향을 임의로 제어할 수 있다.
이 소재를 차세대 메모리로 주목받는 스핀궤도토크 기반 자성메모리에 적용하면 스핀토크 효율이 높아지고 외부자기장 없이 동작이 가능해 스핀궤도토크 자성메모리의 실용화를 앞당길 수 있을 것으로 기대된다.
스핀궤도토크 자성메모리는 고속 동작 및 비휘발성 특성으로 S램(D램에 대응하는 반도체 기억소자로 전원만 공급하면 기억된 정보가 계속 소멸하지 않는 램) 대비 대기전력을 획기적으로 감소시켜 모바일, 웨어러블, 사물인터넷용 메모리로 활용 가능하다.
이번 연구성과는 과학기술정보통신부 미래소재디스커버리사업의 지원을 받아 수행됐다.
□ 그림 설명
그림1. 강자성-전이금속 이중층에서 스핀전류 생성 개략도
2018.04.13
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김도경 교수, 모세관현상 이용한 리튬-황 전지 소재 개발
우리 대학 신소재공학과 김도경 교수 연구팀이 종이가 물을 흡수하는 모세관 현상처럼 탄소나노섬유 사이에 황을 잡아두는 방식을 통해 리튬-황 기반 이차전지 전극 소재를 개발했다.
연구팀이 개발한 면적당 용량(mAh/㎠)이 우수한 저중량, 고용량 리튬-황 기반 이차전지 전극소재를 통해 리튬-황 전지의 상용화를 앞당길 수 있을 것으로 기대된다.
윤종혁 박사과정이 1저자로 참여하고 김도경 교수, UNIST 이현욱 교수가 교신저자로 참여한 이번 연구는 국제 학술지 ‘나노 레터스(Nano Letters)’ 2018년도 18호에 게재됐다.
최근 전기자동차, 대용량 에너지 저장장치의 수요가 급증함에 따라 기존 리튬이온 전지를 뛰어넘는 높은 에너지 밀도의 이차전지 개발 필요성이 커지고 있다.
리튬-황 전지는 차세대 고용량 리튬이차전지로 각광받고 있으며 이론적으로 리튬이온 전지보다 약 6배 이상 높은 에너지 밀도를 갖는다.
하지만 황의 낮은 전기전도도, 충전과 방전으로 인해 발생하는 부피 변화, 리튬 폴리설파이드 중간상이 전해질로 녹아 배출되는 현상은 리튬-황 전지 상용화의 걸림돌이다.
이를 해결하기 위해 다공성 탄소 분말로 황을 감싸 전기전도도를 향상시키고 부피변화를 완화시키며 폴리설파이드가 녹는 것을 방지하는 황-탄소 전극 개발에 대한 연구가 주로 진행돼 왔다.
그러나 이러한 구형의 0차원 탄소 분말들은 입자 간 무수한 접촉 저항이 발생하고 황을 감싸는 합성 과정이 까다로울 뿐 아니라 입자들을 연결하기 위해 고분자 바인더를 사용해야한다는 단점이 있다.
연구팀은 기존 탄소 재료의 단점을 극복하기 위해 전기방사를 통해 대량으로 1차원 형태의 탄소나노섬유를 제작하고 고체 황 분말이 분산된 슬러리(slurry, 고체와 액체 혼합물 또는 미세 고체입자가 물 속에 현탁된 현탁액)에 적신 뒤 건조하는 간단한 방법을 통해 접촉 저항을 대폭 줄인 황-탄소 전극을 개발했다.
연구팀은 주사전자현미경(SEM)을 통해 현상을 관찰했다. 종이가 물을 흡수하듯 고체 황이 전기화학 반응 중 중간 산물인 액체 리튬 폴리설파이드로 변화하고 이들이 탄소나노섬유들 사이에 일정한 모양으로 맺힌 후 충전과 방전 과정에서 그 형태를 유지하며 밖으로 녹아나가지 않음을 확인했다.
이는 복잡하게 황을 감싸지 않고도 황이 탄소 섬유들 사이에 효과적으로 가둬지는 것을 발견한 것이다.
또한 기존 연구 결과가 단위 면적당 황 함량이 2mg/㎠ 이내인 것에 비해 이번 연구에서는 10mg/㎠이 넘는 황 함량을 달성했고 이를 기반으로 7mAh/㎠의 높은 면적당용량을 기록했다. 이는 기존 리튬이온전지의 면적당용량인 1~3mAh/㎠를 능가하는 값이다.
1저자인 윤종혁 박사과정은 “금속집전체 위에 전극물질을 도포하는 기존의 전극 제조 방법과는 전혀 다른 전극 구조 및 제조 방식을 적용한 연구로 향후 리튬 이차전지의 연구 범위를 넓히는 데에 기여할 수 있을 것이다”고 말했다.
김도경 교수는 “고용량 리튬-황 상용화에 한 단계 다가선 연구성과로 전기자동차뿐만 아니라 무인항공기(UAV) 및 드론 등에도 폭넓게 적용될 수 있을 것으로 기대된다”고 말했다.
이번 연구는 EEWS 연구센터의 기후변화연구허브사업과 한국연구재단의 중견연구자 지원사업을 통해 수행됐다.
□ 그림 설명
그림1. 전기화학 반응을 통해 탄소나노섬유에 황이 맺히는 현상과 그로 인한 전지의 안정적인 수명 특성
그림2. 탄소나노섬유들 사이에 흡수되어 맺힌 형태 그대로 고체화 된 황의 미세구조와 모식도
그림3. 액상의 리튬 폴리설파이드를 효과적으로 흡수하는 탄소나노섬유 구조체
2018.03.22
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