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이상수 교수팀, 세계 양대 디자인 어워드 석권
우리 대학 이상수 산업디자인학과 교수가 이끄는 디자인팀이 ʻ레드닷 디자인 어워드(Red Dot Design Award) 2021ʼ의 브랜드&커뮤니케이션 부문에서 2개의 본상(Winner)을 수상했다.
레드닷 디자인 어워드는 iF 디자인어워드와 함께 세계 최고 권위의 디자인상으로 꼽히며, 지난 4월에 제품 디자인 수상작을 발표한 데 이어 최근 브랜드&커뮤니케이션 부문 입상작을 발표했다. 이 교수 연구팀의 첫 번째 수상작인 ʻ얼라인(ALINE)'은 새로운 개념의 투자를 돕는 모바일 애플리케이션 솔루션이다. 최근 화두로 떠오르고 있는 사회적 책임 투자(ESG)를 기반으로 기존의 수익률 중심의 투자 방식에서 벗어나 사용자의 가치관을 반영해 소비를 유도하는 서비스다. 서비스 개발 및 디자인에 정은희, 남서우, 박수연, 황영주, 에드윈 트루먼(Edwin Truman), 이선옥, 최다솜 학생이 참여했고, NH투자증권과의 산학협력을 통해 진행됐다. 두 번째 수상작 ʻ블로우이언시(Blow-yancy)'는 스쿠버 다이빙 연습을 돕는 가상현실(VR) 솔루션이다. 바다에 들어가지 않고도 중성 부력 등 다이빙의 전 과정을 훈련할 수 있는 VR마스크·호흡센서·컨트롤러의 구성으로 디자인됐다. 중성 부력이란 깊은 물속에서 중력과 부력이 동일하게 작용해 뜨지도 가라앉지도 않는 상태다. 부력 조절에 익숙하지 않은 초심자가 바다에서 다이빙 연습할 경우 심리적인 두려움을 갖게 되는 것은 물론, 실수로 바닷속의 산호를 건드려 훼손하는 경우가 많다는 점에서 아이디어를 얻었다. 디자인 및 개발에 배수정 학생이 참여했다. 이상수 교수팀은 지난 4월 iF디자인 어워드에서 8개의 상을 받은데 이어 이번 레드닷 어워드에서 2개의 상을 받아 올 한해에만 총 10개의 디자인 상을 휩쓸었다. 대학 연구실에서 구성된 디자인팀이 일반 기업 경쟁 부문에 참가해 10개의 수상 실적을 올린 것은 국제적으로도 극히 드문 쾌거다. 또한, ʻ얼라인(ALINE)ʼ은 iF디자인어워드에서 최고상인 금상을 수상한데 이어 이번 레드닷 디자인 어워드의 본상 수상작으로 선정되어 양대 디자인 어워드를 모두 석권하게 되었다. 수상을 이끈 이상수 교수는 "세계적 권위의 디자인 어워드에서 수상을 이어가게 되어 기쁘다ˮ라며, "앞으로도 UX디자인분야 최고의 기관으로서의 글로벌 리더십을 이어갈 수 있도록 노력하겠다ˮ라고 소감을 밝혔다.
2021.08.20
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하이드로젤 기반 유연성 뇌-기계 인터페이스 개발
우리 대학 바이오및뇌공학과 박성준 교수 연구팀이 메사추세츠 공과대학(MIT) 폴리나 아니키바(Polina Anikeeva) 교수, 쏸허 자오(Xuanhe Zhao) 교수, 육현우 박사 공동 연구팀과 함께 *하이드로젤 기반의 유연성 뇌-기계 인터페이스를 개발하는 데 성공했다고 21일 밝혔다.
☞ 하이드로젤: 물과 젤리가 합쳐진 합성어이며 주로 필러, 보톡스, 화장품에 쓰이는 반고체 상태의 물질이다. 인공적인 인체 조직을 만드는 원료로 적합해 의학적으로도 널리 쓰인다.
이번 연구 결과는 국제 학술지 `네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)'에 2021년 6월 8일 字로 출판됐다. (논문명: Adaptive and multifunctional hydrogel hybrid probes for long-term sensing and modulation of neural activity)
뇌 구조를 연구하거나 뇌 신경 질환의 메커니즘을 파악, 치료하기 위해서는, 실시간으로 뇌를 자극하고 신호를 측정할 수 있는 인터페이스의 개발이 필수적이다. 그러나 기존의 신경 인터페이스는 기계적, 화학적 특성이 뇌 조직과 너무 달라서 일어나는 이물 반응(foreign body response) 때문에, 주변에 절연세포층이 형성돼 그 수명이 매우 짧아진다는 문제점을 가지고 있었다.
연구팀은 해당 문제의 해결을 위해, 직접 제작한 다기능성 파이버 다발을 하이드로젤 몸체에 넣는 방법을 이용해 `뇌 모사형 신경 인터페이스'를 제작했다. 해당 장치는 빛으로 특정 신경세포종만을 자극할 수 있는 광유전학 기술을 적용하기 위한 광섬유뿐만 아니라, 뇌에서 신호를 읽을 수 있는 전극 다발, 약물을 뇌 속으로 전달할 수 있는 미세 유체 채널을 모두 보유하고 있다.
해당 인터페이스는 하이드로젤 몸체를 건조시킨 상태에서는 단단한 성질이 고분자와 유사해 몸체에 삽입하기가 쉽다. 하지만 몸에 들어가면 체내의 수분을 빠르게 흡수해. 부드럽고 수분이 풍부한 주변 조직과 유사한 상태가 되므로 이물 반응을 최소화할 수 있다.
연구팀은 이러한 특성을 가진 장치를 동물 모델에 직접 적용해, 기존의 기록을 훨씬 뛰어넘는 삽입 후 6개월까지도 뇌 신호를 측정할 수 있음을 보였다. 또한 자유롭게 움직이는 쥐를 대상으로 초장기간 광유전학 실험, 행동 실험 등이 가능하며, 이물 반응에 의한 아교세포 및 면역세포의 발현이 기존 장치보다 현저히 줄어듦을 증명했다.
박성준 교수는 "이번 연구는 최초로 하이드로젤을 다기능 신경 인터페이스의 구성물질로 사용해 그 수명을 대폭 상승시켰다는 데에 의의가 있으며, 해당 연구를 통해 향후 알츠하이머병, 파킨슨병 등 초장기간 관찰이 필요한 뇌 신경 질환 연구가 더욱 발전할 수 있을 것으로 기대된다ˮ 라고 말했다.
한편 이번 연구는 한국연구재단 신진연구사업, 범부처의료기기개발 사업, 나노소재원천기술개발사업, 차세대 지능형 반도체 개발사업, KK-JRC 스마트 프로젝트, 카이스트 글로벌 이니셔티브 프로그램, 포스트 인공지능(Post-AI) 프로젝트 사업의 지원을 받아 수행됐다.
2021.06.21
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KAIST 기반 대전-세종 첨단산업생태계 조성 심포지엄 개최
우리 대학이 21일 대전 본원 제1 회의실에서 ʻKAIST 기반 대전-세종 첨단산업생태계 조성 심포지엄ʼ을 개최했다. 이광재 더불어민주당 K-뉴딜 총괄본부장과 공동으로 개최한 이번 심포지엄은 대전-세종 일대를 한국판 실리콘밸리로 조성하겠다는 의지를 담아 마련됐다.
이광형 총장과 이광재 의원은 지난 3월 국회 의원회관에서 조승래(대전 유성구갑)·강준현(세종특별자치시을) 더불어민주당 의원이 배석한 가운데 대전과 세종의 상생 발전 방안에 관해 의견을 나눈 바 있다.
이날 심포지엄에서는 지난 3월 진행된 간담회의 내용을 발전시켜 우리 대학의 우수한 인재 양성 및 기업지원 프로그램을 바탕으로 대전과 세종을 잇는 첨단산업생태계를 조성하는 방안을 논의했다.이번 심포지엄을 공동 주최한 이광재 의원은 "과학수도 대전과 행정수도 세종을 연결하는 한국형 실리콘밸리를 만들자"며 "KAIST가 그 핵심엔진이 되어야 한다"고 강조했다. 또한, 이 의원은 기조발제를 통해 KAIST 연계 연구중심병원 설립 통한 `의사과학자' 양성 필요성, 창업+교육+돌봄+건강+문화 기능이 결합된 주거공급 위한 캠퍼스 고밀개발(高密開發) 등을 제안하겠다고 밝혔다.이어, 이상엽 연구부총장이 K-NEST* 프로젝트를 발제했다.(☞NEST*: New strategy for Ecosystem engineering for Startup and Technology transfer를 의미)
우리 대학이 대덕특구 50주년 재창조 사업에 핵심 동력을 제공하고, 스타트업파크 및 대전-세종 랜드마크 공간을 조성하는 지역 협력과 AI, 에너지, 바이오, ESG, 소재·부품·장비 등 분야 초격차를 통한 혁신 성장을 바탕으로 대전-세종을 잇는 첨단산업 혁신성장 생태계를 만들겠다는 구상이다.
일명, 혁신 둥지 전략이라고 이름 붙인 이 프로젝트는 ▴대규모 지역 벤처펀드 조성 ▴국내·외 우수 벤처 투자자에게 창업 투자와 혁신 생태계 구축에 관한 권한 및 책임 부여 ▴창업+주거+교육+문화가 단일 공간에서 어우러지는 새로운 스타트업 문화 정착 등을 주요 실행 방안으로 삼았다.또한, 이 부총장은 의학·공학·과학의 융합 교육을 추구하는 과학기술 의과학 전문대학원 설립 방안도 소개했다. 의학, 임상의학, 임상실습, 융합의·공학 교육 및 4년 간의 박사과정을 모두 거친 MD-Ph.D를 완성하는 과기의전원으로 K-NEST 프로젝트의 바이오-메디컬 전략이다.
융합과학자이자 의사이며 혁신 창업가의 역할을 수행할 인재를 양성하고, 대전ㆍ세종 등 지역병원과의 협력 체계를 구축하여 정밀 의학 AI 연구·개인 맞춤형 신약·첨단 치료 기기 등 글로벌 의료시장 창출형 R&BD로 새로운 시장을 개척하는 목표를 제시했다.
세 번째 발표자인 조상호 세종시 경제 부시장은 ʻ글로벌 시장에서 경쟁하는 스마트 행정수도ʼ를 주제로 시의 혁신 인프라와 7대 전략 사업을 소개했다. 또한, 교육부 지자체-대학 협력 기반 지역 혁신 산업 및 리서치 트라이앵글 파크 등의 적용 사례 등을 설명했다. 이어, 김명수 대전시 과학부시장은 ʻ대전, 기술창업 허브도시를 만들다ʼ라는 주제로 대전 스타트업 파크·기술창업 거점 D-브릿지(Bridge)·5대 권역 스타트업 타운·대전형 뉴딜 펀드·대전 팁스타운·맞춤형 대전드림타운 등 현재 주력하고 있는 중점 사업들의 추진 현황을 공유했다. 이와 함께, 글로벌 바이오헬스 국가 혁신 비전을 대전에서 완성하는 ʻK-바이오 랩허브ʼ 사업을 제안했다. 대전시는 전국에서 유일한 바이오메디컬 규제 자유 특구이자 45개 연구 기관 및 295개 연구소 기업을 가진 국내 최대의 바이오 원천기술 공급지다.
김 부시장은 바이오 혁신 생태계 구축에 필요한 세계적인 연구개발 인프라를 보유한 최적의 도시가 대전이라는 점을 강조하며 K-이노베이션에서 글로벌 이노베이션으로 도약하는 출발지가 될 것이라고 자신했다.마지막 발표자인 나용길 세종 충남대 병원장은 ʻ중부권 병원 바이오헬스케어 산업화 기반 대전-세종 첨단산업생태계 조성 협력방안ʼ을 설명했다. 산·학·연·병이 클러스터를 이뤄 바이오 헬스케어 산업을 육성하는 ʻ중부권 광역 바이오 헬스케어 클러스터ʼ에 관한 구상을 소개하고 바이오 헬스케어 사이언스 파크(Bio-Healthcare Science Park) 조성안을 향후 과제로 제시했다.
▴4차 산업혁명 핵심기술 기반 의약품·의료기기 공동 연구개발 ▴수요자 중심의 창의적 융합연구(병원 중심의 R&D 확대) ▴병원 내 지식재산창출 및 창업 활성화 및 제3의 수익창출 효과 등이 헬스케어 사이언스 파크의 지향점이다.
우리 대학을 기반으로 대전과 세종을 잇는 첨단 창업생태계가 조성될 경우 신산업 및 일자리 창출을 통해 지역과 국가의 경제 성장을 견인하는 동력을 마련할 수 있을 것으로 기대된다.
이광형 총장은 "KAIST가 지방자치와 연계하여 기술 가치를 창출하고 지역 발전에 적극 앞장서겠다ˮ라고 강조하며, "개방형 협력의 구심점으로서 지자체 및 국회와 적극 협력하여 기술 창업과 국가 산업 성장을 선도하겠다ˮ라고 밝혔다.한편, 이날 심포지엄에는 ·조승래(대전 유성구갑) 의원과 허태정 대전시장·이춘희 세종시장이 참석해 축사하고 지역 상생 방안을 함께 논의했다.
2021.05.24
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유전자 가위를 이용한 새로운 유전자 돌연변이 검출 기술 개발
우리 대학 생명화학공학과 박현규 교수 연구팀이 유전자 가위로 불리는 *크리스퍼(CRISPR-Cas9) 시스템에 의해서 구동되는 *EXPAR 반응을 이용해 유전자 돌연변이를 검출하는 신기술을 개발했다고 11일 밝혔다.
☞ 크리스퍼 (CRISPR-Cas9): 유전자 편집 기술로 DNA를 가위로 자르듯이 특정 부위를 자를 수 있으며, 가이드 RNA(guideRNA)와 Cas9 단백질로 구성된다. 안내자 역할을 하는 guideRNA가 특정 유전자의 위치를 찾아가는 역할을 하고, Cas9 단백질이 유전자를 잘라내는 가위 역할을 한다.
☞ EXPAR: 엑스파(Exponential amplification reaction, EXPAR) 기술은 약 30분의 짧은 반응 시간 내 최대 1억(108)배의 표적 핵산 증폭 효율을 구현함으로써, 높은 활용 가능성을 보유한 기술이다. 구체적으로, EXPAR 기술은 절단 효소 인식 염기서열(템플릿의 중심)과 표적 핵산 상보 염기서열(템플릿의 양 말단)이 수식된 템플릿과 표적 핵산의 혼성화 반응 후, 절단 효소와 DNA 중합 효소의 작용으로 인해 이중가닥 DNA 산물이 지수함수적으로 증폭되는 기술이다.
우리 대학 생명화학공학과 송자연, 김수현 박사가 공동 제1 저자로 참여한 이번 연구는 영국왕립화학회가 발행하는 국제학술지 `나노스케일 (Nanoscale)'에 2021년도 15호 표지(Back cover) 논문으로 지난달 14일 선정됐다. (논문명: A novel method to detect mutation in DNA by utilizing exponential amplification reaction triggered by the CRISPR-Cas9 system)
일반적으로 유전자 돌연변이를 검출하기 위해 중합 효소 연쇄 반응(PCR)을 이용한다. 하지만, 현재까지 개발된 유전자 돌연변이 검출기술들은 낮은 특이도, 낮은 검출 성능, 복잡한 검출 방법, 긴 검출 시간 등의 단점들을 지니고 있다.
연구팀은 이러한 현행 기술의 한계를 극복하기 위해서, 크리스퍼 (CRISPR-Cas9) 시스템을 활용해 검출 특이도를 높이고 EXPAR 등온 증폭 반응을 통해 검출 민감도를 크게 향상시켜서 표적 유전자 돌연변이를 고감도로(검출 한계: 437 aM (아토몰라, Attomolar)) 30분 이내에 검출하는 데 성공했다. 이는 기존 기술 대비 증폭효율 약 10만 배 증가, 검출 시간 약 50% 감소에 해당하는 수치다.
연구팀은 2개의 Cas9/sgRNA 복합체로 구성된 크리스퍼(CRISPR-Cas9) 시스템으로 유전자 돌연변이의 양 끝단을 절단했다. 절단된 짧은 이중 나선 유전자 돌연변이가 EXPAR 반응을 구동시키고 EXPAR 반응 생성물을 통해서 형광 신호가 발생하도록 설계함으로써 표적 유전자 돌연변이를 고감도로 매우 정확하게 검출했다.
연구팀은 이 기술을 통해서, 염색체 DNA 내 HER2와 EGFR 유전자 돌연변이를 성공적으로 검출할 수 있었다. 이러한 유전자 돌연변이는 유방암 및 폐암의 발생에 관여할 뿐만 아니라 특정 치료 약제에 대한 반응을 예측하기 위해서 대표적으로 활용되는 중요한 바이오 마커다.
박현규 교수는 "이번 기술은 CRISPR-Cas9 시스템에 크리스퍼 (CRISPR-Cas9) 시스템에 의해서 구동되는 EXPAR 반응을 이용하여 암 등 다양한 질병에 관여되는 유전자 돌연변이를 고감도로 검출함으로써, 다양한 질병을 조기 진단하고 환자 맞춤형 치료를 구현하는 데 크게 활용될 수 있다ˮ라고 이번 연구의 의의를 설명했다.
한편 이번 연구는 한국연구재단의 지원을 받아 중견연구자지원사업과 글로벌 프런티어지원사업의 일환으로 수행됐다.
2021.05.11
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이상수 교수팀, iF 디자인 어워드 금상 포함 8개상 석권
우리 대학 이상수 산업디자인학과 교수가 이끄는 디자인팀이 세계 최고 권위의 디자인 공모전인 'iF 디자인 어워드 2021(International Forum Design Award 2021)'에서 최고상인 금상(Gold Award)을 비롯해 총 8개의 상을 받았다.
이 교수팀의 이번 성과는 우리 대학이 iF 디자인 어워드에서 금상을 받은 최초의 사례로 산학 연계 수업을 통해 수상작을 배출했다는 점에서 특히 주목할 만하다. 금상을 수상한 얼라인(ALINE, 정은희, 남서우, 박수연, 황영주, Edwin Truman, 이선옥, 최다솜 학생 참여)은 최근 화두로 떠오르고 있는 ESG 투자(사회적책임투자)를 기반으로 디자인됐다. 새로운 개념으로 투자할 수 있게 도와주는 모바일 애플리케이션 솔루션으로 수익률을 중심으로 판단하던 기존의 방식에서 벗어나 사용자의 가치관을 반영해 투자와 소비를 유도하는 서비스다. 심사위원단은 "정제된 사용자경험(UX) 디자인을 통해 투자 및 소비의 새로운 장을 열었다”고 평가했다.
이뿐만이 아니라 iF 디자인어워드 2021의 서비스디자인 부문 표지 작품으로 게재된 것과 동시에 iF가 지구의 날을 맞아 발행한 '2020-2021 지속 가능한(sustainable) 소비를 위한 디자인 10선'에도 선정되는 등 많은 관심을 받았다.
또한, 대학에서 구성된 디자인팀이 학생 부문이 아닌 일반 기업 경쟁 부문에 참가해 한 번에 8개의 상을 수상한 것 역시 국제적으로도 극히 이례적인 성과로 평가받고 있다. 이상수 교수팀은 52개국 1만여 개 작품이 출품된 올해 공모전에서 서비스 디자인 부문 3개, 사용자 인터페이스(UI) 부문 2개, 사용자 경험(UX) 부문 2개, 커뮤니케이션 부문 1개 등 4개 부문에 걸쳐 총 8개의 상을 받았다. 특히, 금상은 1만여 개의 경쟁 작품 중에서 75개의 출품작에만 주어지는 최고 등급의 상이라는 점에서 이 교수팀의 이번 성과는 더욱 큰 의미를 가진다. 그밖에, 서비스 디자인 부문에서는 부모와 자녀가 함께하는 투자 서비스 핀토(Pinto, 김영우, 김태륜, 조해나 학생 참여), UI부문에서는 멘탈 어카운팅을 반영한 인터페이스 디자인 아쿠아(Aqua, 정기항, 신동욱, 최성민, 임현승 학생 참여), 커뮤니케이션 부문에서는 주식 선물 모바일 애플리케이션 스톡박스(Stockbox, 김병재, 박찬형, 신준범, 이민하, 김우석 학생 참여) 등이 본상을 받았다.
이번 성과를 이끈 이상수 교수는 2020년 NH투자증권-KAIST UX디자인 연구센터를 개소해 새로운 투자 서비스 및 UX디자인을 목표로 연구해왔다. 이 교수(NH투자증권-KAIST UX디자인 연구센터장)는 "KAIST 산업디자인학과 학생들이 세계 최고 수준의 디자인 역량을 갖췄다는 것을 입증받아 기쁘다”라고 소감을 전했다. 이어, "디자인이 단순히 사용자를 즐겁게 만드는 것에 그치는 것이 아니라 더 좋은 사회를 만드는데 기여할 수 있도록 앞으로도 최선을 다할 것ˮ 이라고 수상 소감을 밝혔다.
이상수 교수는 매년 산학 연계 수업을 통해 산업 현장에서 쓰일 수 있는 실질적인 디자인 교육을 지향하고 있으며, 지난 2018년에도 네이버와의 협업을 통해 레드닷 디자인 어워드에서 본상 3개를 한 번에 수상하며 주목받은 바 있다. 한편, iF 디자인 어워드는 레드닷, IDEA 디자인상과 더불어 세계 3대 디자인상으로 손꼽히는 권위 있는 시상식이다. 제품·패키지·커뮤니케이션·서비스디자인·사용자 경험(UX)·사용자 인터페이스(UI)·콘셉트·인테리어·건축 등 총 9개 부문에서 디자인 차별성과 영향력 등을 종합적으로 평가해 수상작을 선정하고 있다.
2021.05.04
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초대규모 그래프 프로세싱 시뮬레이션 기술 개발
우리 대학 연구진이 오늘날 정보통신(IT) 분야에서 광범위하게 사용되는 그래프 타입의 데이터를 실제로 저장하지 않고도 알고리즘을 계산할 수 있는 `그래프 프로세싱 시뮬레이션'이라는 신개념 기술을 세계 최초로 개발하는 데 성공했다. 데이터를 저장할 필요가 없어 1조 개 간선의 초대규모 그래프도 PC 한 대로 처리가 가능하다.
우리 대학 전산학부 김민수 교수 연구팀은 1조 개 간선의 초대규모 그래프에 대해 데이터 저장 없이 알고리즘을 계산할 수 있는 신개념 기술을 세계 최초로 개발했다고 23일 밝혔다.
오늘날 웹, SNS, 인공지능, 블록체인 등의 광범위한 분야들에서 그래프 타입의 데이터에 대한 다양한 알고리즘들의 연구가 매우 중요하다. 그러나 그래프 데이터의 복잡성으로 인해 그 크기가 커질 때 막대한 규모의 컴퓨터 클러스터가 있어야만 알고리즘 계산이 가능하다는 문제가 있다.
김 교수 연구팀은 이를 근본적으로 해결하는 T-GPS(Trillion-scale Graph Processing Simulation)라는 기술을 개발했다. 이 T-GPS 기술은 그래프 데이터를 실제로 디스크에 저장하지 않고도 마치 그래프 데이터가 저장돼 있는 것처럼 알고리즘을 계산할 수 있고, 계산 결과도 실제 저장된 그래프에 대한 알고리즘 계산과 완전히 동일하다는 장점이 있다.
그래프 알고리즘은 그래프 처리 엔진 상에서 개발되고 실행된다. 이는 산업적으로 널리 사용되는 SQL 질의를 데이터베이스 관리 시스템(DBMS) 엔진 상에서 개발하고 실행하는 것과 유사한 방식이다.
지금까지는 그래프 알고리즘을 개발하기 위해 먼저 합성 그래프를 생성 및 저장한 후, 이를 다시 그래프 처리 엔진에서 메모리로 적재해 알고리즘을 계산하는 2단계 방법을 사용했다. 그래프 데이터는 그 복잡성으로 인해 전체를 메모리로 적재하는 것이 요구되며, 그래프의 규모가 커지면 대규모 컴퓨터 클러스터 장비가 있어야만 알고리즘을 개발하고 실행할 수 있다는 커다란 단점이 있었다.
김 교수팀은 합성 그래프와 그래프 처리 엔진 분야에서 국제 최고 권위의 학술대회에 매년 논문을 발표하는 등 세계 최고의 기술력을 보유하고 있으며, 그 기술들을 바탕으로 기존 2단계 방법의 문제를 해결했다.
그래프 데이터상에서 그래프 알고리즘이 계산을 위해 접근하는 부분을 짧은 순간 동안 실시간으로 생성해, 마치 그래프 데이터가 존재하는 것처럼 알고리즘을 계산하는 것이다. 이때 그래프 데이터를 아무렇게 실시간 생성하는 것이 아니라 합성 그래프 모델에 따라 생성하고 저장한 것과 동일하도록 실시간 생성하는 것이 핵심 기술 중 하나다.
또한, 그래프 처리 엔진이 실시간으로 생성되는 그래프를 실제 그래프처럼 인식하고 알고리즘을 완전히 동일하게 계산하도록 엔진을 수정한 것이 또 다른 핵심 기술이다.
김민수 교수 연구팀은 T-GPS 기술을 종래의 2단계 방법과 성능을 비교한 결과, 종래의 2단계 방법이 11대의 컴퓨터로 구성된 클러스터에서 10억 개 간선 규모의 그래프를 계산할 수 있었던 반면, T-GPS 기술은 1대의 컴퓨터에서 1조 개 간선 규모의 그래프를 계산할 수 있어 컴퓨터 자원 대비 10,000배 더 큰 규모의 데이터를 처리를 할 수 있음을 확인했다. 또한, 알고리즘 계산 시간도 최대 43배 더 빠름을 확인했다.
교신저자로 참여한 김민수 교수는 "오늘날 거의 모든 IT 분야에서 그래프 데이터를 활용하고 있는바, 연구팀이 개발한 새로운 기술은 그래프 알고리즘의 개발 규모와 효율을 획기적으로 높일 수 있어 산업적 측면에서 파급 효과가 매우 클 것으로 기대한다ˮ 라고 말했다.
이번 연구에는 김 교수의 제자이자 캐나다 워털루 대학에 박사후 연구원으로 재직 중인 박힘찬 박사가 제1 저자로, 김 교수가 교신저자로 참여했으며 지난 22일 그리스 차니아에서 온라인으로 열린 데이터베이스 분야 최고 국제학술대회 중 하나인 IEEE ICDE에서 발표됐다. (논문명 : Trillion-scale Graph Processing Simulation based on Top-Down Graph Upscaling).
한편, 이 연구는 한국연구재단 선도연구센터 사업 및 중견연구자 지원사업, 과기정통부 IITP SW스타랩 사업의 지원을 받아 수행됐다.
2021.04.23
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지혈제 작동원리 규명해 혈액 응고장애 극복
우리 대학 화학과 이해신 교수 연구팀이 홍합 모사 접착성 지혈제를 이용해 혈액 응고 장애 환자에게 효과적인 지혈을 성공시켰다고 16일 밝혔다.
이해신 교수는 수년 전 세계 최초로 홍합 모사 접착물질을 의료용 지혈 물질로 상용화시킨 바 있다. 그는 이노테라피와 수년간의 추가적인 분자기작 연구와 환자를 대상으로 한 임상 연구를 통해 이 홍합 모사 접착성 지혈제의 지혈 성능을 밝혔고, 그 결과를 권위가 있는 국제 학술지 사이언스 어드밴시스(Science Advances)에 지난달 24일 발표했다.
(논문명: Coagulopathy-independent, bioinspired hemostatic materials: A full research story from preclinical models to a human clinical trial)
연구팀은 이번 연구를 통해 홍합 모사 지혈제가 혈액 응고 장애 환자에게서도 작동 가능하다는 것을 동물실험뿐 아니라 임상 연구로 입증했다. 연구에 따르면 접착성 지혈 물질인 카테콜아민 고분자는 혈액 응고 장애 환자나 정상인의 혈액에 공통으로 존재하는 알부민과 같은 혈장단백질과 빠르고 강하게 결합해 접착막을 형성한다.
이번 연구에서 연구팀은 카테콜아민 고분자가 혈액응고인자와 상관없이 혈액 단백질과 결합해 수 초 내에 빠르게 단단한 지혈 막을 형성하는 메커니즘을 규명했다. 나아가 이 지혈제가 혈액 응고 장애를 동반한 출혈 동물모델에서 우수한 지혈 효과를 나타내었을 뿐만 아니라, 간이식/간 절제 환자들을 대상으로 한 임상실험에서도 우수한 효과를 입증했다.
이해신 교수는 지혈 물질 협력 연구 과정에서 2017년 네이처 머터리얼즈(Nature Materials)에 무출혈 주삿바늘 논문을 발표한 바 있으며, 이에 멈추지 않고 바이오 벤처기업 이노테라피와 더욱 깊이 있는 임상 연구를 진행해 이번 성과를 얻었다. 10여 년에 걸친 협력 연구를 통해 과학적 성과뿐만 아니라, 논문에 발표한 물질이 주성분으로 포함된 이노씰 제품이 최근 3월 30일 유럽허가(CE 인증)를 취득해 차후 제품 글로벌 상용화도 가능하게 됐다.
이해신 교수는 "그동안 KAIST가 이노테라피와의 모범적 협력모델을 구축했고, 최근 이노테라피의 기부를 통해 KAIST가 진행 중인 중/대동물 연구센터 건립에 작은 힘이나마 도움을 받았다ˮ고 말했다.
㈜이노테라피 이문수 대표는 "앞으로도 KAIST와 적극적인 협력을 추진할 계획ˮ이라 밝혔다. 화학과 학과장 이영민 교수도 "이노테라피와 화학과가 앞으로 바이오 분야 상업화에 있어서 협력을 확대하면 좋겠다ˮ고 말했다. 우리 대학은 지혈제 외에도 유전자 치료제 등 신약 개발에 있어 산학협력을 확대할 예정이다.
2021.04.16
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천 배 넘게 응축된 빛 관측 성공
우리 대학 전기및전자공학부 장민석 교수가 이끄는 국제 공동 연구팀이 그래핀 나노층 구조에 천 배 넘게 응축돼 가둬진 중적외선 파동의 이미지를 세계 최초로 얻어내 초미시 영역에서 전자기파의 거동을 관측했다고 2일 밝혔다.
연구팀은 수 나노미터 크기의 도파로에 초고도로 응축된 `그래핀 플라즈몬'을 이용했다. 그래핀 플라즈몬이란 나노 물질 그래핀의 자유 전자들이 전자기파와 결합해 집단으로 진동하는 현상을 말한다. 최근 이 플라즈몬들이 빛을 그래핀과 금속판 사이에 있는 아주 얇은 유전체에 가둬 새로운 모드를 만들 수 있다는 사실이 밝혀졌다.
이러한 그래핀-유전체-금속판 구조에서는, 그래핀의 전하들이 금속판에 영상 전하(image charge)를 만들게 되고 빛의 전기장에 의해 그래핀의 전자들이 힘을 받아 진동하게 되면 금속에 있는 영상 전하들도 잇따라 진동하게 된다. 이러한 새로운 형태의 그래핀-유전체-금속판에서의 집단적인 전자 진동 모드를 `어쿠스틱' 그래핀 플라즈몬(Acoustic Graphene Plasmon; 이하 AGP)이라고 한다.
하지만 AGP는 광학적 파동을 수 나노미터 정도의 얇은 구조에 응집시키기 때문에, 외부로 새어 나오는 전자기장의 세기가 매우 약하다. 이 때문에 지금까지 직접적인 광학적 검출 방법으로는 그 존재를 밝혀내지 못했으며 원거리장 적외선 분광학이나 광전류 매핑과 같은 간접적인 방법으로 AGP의 존재를 보일 수밖에 없었다.
이러한 한계점을 극복하기 위해, 국제 공동 연구팀은 새로운 실험 기법과 나노 공정 방법론을 제안했다. KAIST 전기및전자공학부의 장민석 교수와 메나브데 세르게이(Sergey Menabde) 박사 후 연구원은 민감도가 매우 높은 산란형 주사 근접장 광학현미경(s-SNOM)을 이용해 나노미터 단위의 도파로를 따라 진동하는 AGP를 세계 최초로 직접적으로 검출했고, 중적외선이 천 배 넘게 응축된 현상을 시각화했다. 해당 나노 구조들은 미국의 미네소타 대학(University of Minnesota)의 전자 및 컴퓨터 공학부의 오상현 교수팀이 제작했으며, 그래핀은 성균관대학교의 IBS 나노구조물리연구단(이하 CINAP) 이영희 연구단장팀이 합성했다.
연구팀은 AGP 에너지의 대부분이 그래핀 아래에 있는 유전체층에 집중된 상황에서도 AGP를 검출했는데, 이는 오상현 교수와 이인호 박사 후 연구원이 만든 고도로 반듯한 나노 도파로와 CINAP에서 합성한 순도 높은 대면적 그래핀 덕분에 플라즈몬이 보다 긴 거리를 전파할 수 있는 환경이 조성됐기 때문이다.
중적외선 영역의 전자기파는 다양한 분자들이 가지고 있는 진동 주파수와 일치하는 주파수를 가지고 있어 이들의 화학적, 물리적 성질을 연구하는데 막대한 비중을 차지한다. 예를 들어, 많은 중요한 유기 분자들이 중적외선 흡수 분광학으로 검출될 수 있다. 하지만 한 개의 분자와 빛 간의 상호작용은 매우 작아 성공적인 검출을 위해서는 분자의 개수가 많아야 한다. AGP는 초고도로 응축된 전자기장을 통해 분자와 빛의 상호작용을 크게 높일 수 있으며 결국 한 개의 분자로도 작동하는 단분자 검출 기술을 가능하게 한다.
또한, 일반적인 그래핀 플라즈몬 기반의 광학 장치들은 그래핀에서의 큰 에너지 흡수율 때문에 높은 성능을 보이기 어렵다. 반면 AGP의 전자기장은 대부분이 그래핀이 아닌 유전체층에 존재하기 때문에 그래핀에서 에너지 손실에 덜 민감하므로 고성능 소자 구현에 유리하다. 이번 연구 결과는 AGP가 중적외선 영역에서 작동하는 다른 그래핀 기반의 메타 표면, 광학적 스위치, 다양한 광전류 장치 등을 대체할 수 있을 것이라는 희망을 보여준다.
장민석 교수는 "이번 연구를 통해 어쿠스틱 그래핀 플라즈몬의 초고도로 응축된 전자기장을 근접장 측정을 통해 관측할 수 있었다.ˮ라며 "앞으로 강한 물질-빛 상호작용이 필요한 다른 상황에서도 어쿠스틱 그래핀 플라즈몬을 이용한 연구가 활발해지기를 기대한다ˮ라고 말했다.
메나브데 세르게이(Sergey Menabde) 박사와 이인호 박사가 공동 제1 저자로 참여한 이번 연구는 국제 학술지 `네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)' 에 2월 19일 字 게재됐다. (논문명: Real-space imaging of acoustic plasmons in large-area graphene grown by chemical vapor deposition).
한편 이번 연구는 삼성전자 미래기술육성센터 및 한국연구재단(NRF), 미국의 National Science Foundation(NSF), 삼성 글로벌 공동연구 프로그램(GRO), 기초과학연구원(IBS)의 지원으로 진행됐다.
2021.03.02
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2021년 학위수여식 개최
우리 대학이 19일(금) 오후 2시에 2021년도 학위수여식을 개최했다. 박사 668명, 석사 1천331명, 학사 713명 등 총 2천712명이 학위를 받는다. 이로써 KAIST는 지난 1971년 설립 이래 박사 1만4천418명을 포함해 석사 3만5천531명, 학사 1만9천457명 등 총 6만9천388명의 고급 과학기술 인력을 배출했다.
코로나19 확산 방지를 위해 작년과 마찬가지로 온라인 중심의 학위수여식을 개최해 수상자와 대표 연설자를 포함한 학생 83명과 보직자 17명 등 최소한의 인원이 행사에 참석했다. 이들은 방역 수칙을 철저하게 준수한 상태로 대전 본원 대강당·창의학습관 터만홀·학술문화관 정근모콘퍼런스홀·서울(홍릉) 캠퍼스 최종현 홀 등 4개 장소로 나눠 입실했다.
올해 학사과정 수석 졸업의 영광은 박현영(24세·전기및전자공학부) 씨가 차지해 과학기술정보통신부 장관상을 받았다. 이사장상은 조예린(23세·신소재공학과) 씨, 총장상은 김민재(23세·바이오및뇌공학과) 씨, 동문회장상과 발전재단 이사장상은 각각 김경태(22세·물리학과) 씨와 정민우(22세·건설및환경공학과) 씨가 수상했다.
이밖에 올 학위수여식에서는 K-School을 졸업하는 연창학(27세·기술경영학부) 씨가 창업융합전문석사 학위를 받았다. K-School은 KAIST의 특화된 공학교육에 기업가정신을 접목해 창업 인재를 양성하는 전문석사과정이다. 2016년 국내 대학 최초로 개설됐는데 논문을 쓰지 않아도 창업 실적만으로 학위를 받을 수 있다는 것이 가장 혁신적인 특징이다. 학창 시절 "좋은 대학에 입학해서 좋은 기업에 입사해야지ˮ라는 말을 들을 때면 "왜 직원이 돼야 해요? 제가 회사를 만들면 안 돼요?ˮ라고 되물었다는 연 씨는 2016년 포스텍(포항공과대학교) 산업경영공학과 졸업을 앞두고 진학 예정이던 대학원 입학을 취소했다. 학내 창업 인큐베이터 학부생 대표 매니저 등을 맡으며 꾸준히 창업 준비를 해왔지만, 현장의 업무를 우선 배워보고 싶은 마음에 진학을 포기하고 무작정 서울로 상경한 것이다. 그 후 2년간 핀테크 회사의 개발자와 IT 보안회사의 신사업기획·영업 등의 실무 경험을 쌓으며 자신감을 얻는 연 씨는 ʻ내 일ʼ을 해보고 싶다는 생각으로 본격적인 창업을 준비하던 중에 K-School을 알게 됐다. 2017년 3기 신입생으로 입학한 그는 "비슷한 환경에서 창업을 공부하고 스타트업이라는 같은 꿈을 꾸는 동료를 찾기에 가장 적합한 곳이라고 확신했다ˮ라며 진학 배경을 설명했다. 가을학기에 입학해 3개월이 지났을 무렵 연 씨는 K-School이 개설된 이후 가장 먼저 투자 유치에 성공한 학생이라는 기록을 세웠다. 1~2기 선배들을 제치고 국내 유명 액셀러레이터, 금융기관, 대기업으로부터 2억 원의 투자를 확정받은 것이다. 이듬해 5월 K-School의 동기 두 명과 후배 한 명, KAIST 전산학부 박사과정 학생 한 명과 의기투합해 블록체인 기술 기반의 스타트업 `블록오디세이'를 설립하고 본격적인 사업에 착수했다.
중국에서는 1년에 20만 명 이상이 가짜 약을 먹고 사망하고 화장품 업계에서는 시장 전체가 아닌 한 개의 특정 브랜드가 입는 위조품 피해가 연간 4천억 원대에 이른다는 점에 주목한 연 씨는 블록체인을 기술을 기반으로 물류 과정을 추적하고 위·변조를 방지하는 ʻ전자서명 삽입 QR코드'를 앞세워 시장 공략에 나섰다. ʻ정품인증솔루션ʼ은 연 씨가 창업 전에 맡았던 프로젝트 중에 유일하게 실패했던 아이템이지만 K-School에서 만난 팀원들과 새로운 기술을 개발해 시장을 공략할 수 있는 솔루션을 찾아낸 것이다. 기존에 사용해오던 물리적인 보안 기술은 특수 잉크·홀로그램 등을 제작해 진품에 부착하는 방식인데, 위조품을 방지하기 위해 정교하게 제작할수록 전문 감별사만이 구분할 수 있다는 점이 부작용으로 지적돼왔다. 연 씨는 소비자가 QR코드로 촬영하는 것만으로 상품의 진위를 즉석에서 파악할 수 있는 기술로 창업 1년 만에 아모레퍼시픽·LG전자·게르베(Guerbet) 등 글로벌 기업들과 사업 제휴를 맺었다. 또한, 국가 차원의 가품 방지를 위해 산업통상자원부가 추진하는 국가 유통 블록체인 사업을 수주해 구축 중이며, 올해 2월 기준으로 누적 투자액이 30억 원을 넘어섰다. "좋은 사람을 모으는 것이 스타트업의 실질적인 출발점ˮ이라고 말하는 연 씨는 K-School을 통해 창업의 꿈을 빠르게 이룰 수 있었다고 강조했다. 최상의 기술 개발 능력과 기업가정신을 겸비한 동료들을 전문 석사과정을 통해 만났기 때문이다. 이와 더불어, "국내에 스타트업을 지원하는 조직이 많이 있지만, K-School처럼 투자사 대표들이 직접 찾아와서 투자 가치가 있는 창업기업들을 발굴하는 곳은 드물 것ˮ이라고 말했다. 그는 이어 "KAIST의 브랜드 가치와 KAIST 출신 창업기업들이 쌓아놓은 신뢰도 덕분에 창업을 준비하는 전문석사과정 학생들의 신용이 함께 상승한 셈ˮ이라고 덧붙였다.
그는 또 졸업 이수 요건인 스타트업 현장실습을 통해 창업에 대한 막연한 두려움을 내려놓고 자신감을 얻을 수 있다는 점, 창업융합 전문석사과정 및 교내 창업 관련 학생들이 입주할 수 있는 스타트업 빌리지가 제공돼 인적 네트워크 및 아이디어 교류가 활발하게 이뤄진다는 점, KAIST 학부생을 인턴으로 채용하는 CUop 프로그램을 활용해 유능한 인재들을 영입할 수 있다는 점도 장점으로 꼽았다.
30억 원 규모의 스타트업을 운영하는 연 씨가 창업을 위해 투자한 사비는 100만 원 남짓의 법인 설립 비용이 전부다. "창업을 잘못하면 길거리로 나앉는다는 것은 이제 옛날얘기가 되었다ˮ라고 강조하는 그는 "정부와 투자자들이 다양한 창업 지원 프로그램을 많이 운영하는 지금이야말로 창업하기에 최적인 시기ˮ라고 본인 생각을 밝혔다.1천억 이상의 기업 가치를 바탕으로 상장하는 단기 목표를 이룬 뒤 지주회사를 설립하는 것이 사업가로서의 비전이라고 포부를 밝힌 연 씨는 "개인적인 버킷리스트에는 연창학관 건립을 적어두었다ˮ고 말했다. 그는 "제 이름을 딴 연창학관은 ʻ연쇄 창업 학습관ʼ의 줄임말이기도 한데, 성공한 사업가가 된다면 KAIST 캠퍼스에 창업을 전폭적으로 지원하는 공간을 조성해 후배들이 자유롭고 안정적인 환경에서 기업가정신을 키워나갈 수 있도록 돕고 싶다ˮ고 전했다.
한편 신성철 총장은 19일 식사를 통해 ˝멋지게 성장해서 당당히 졸업을 맞이하는 여러분이 진심으로 고맙고, 자랑스럽다˝고 격려한 뒤, ˝여러분이 만들어갈 KAIST와 우리 사회의 새로운 미래가 크게 기대된다˝는 메시지를 전했다.
2021.02.19
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16일 개교 50주년 기념식 개최
우리 대학은 지난 1971년 2월 16일 서울연구개발단지(홍릉)에서 대한민국 최초의 이공계 연구중심 대학원인 ʻ한국과학원(KAIS)ʼ이란 이름으로 출범했다. 당시 KAIS의 탄생은 대한민국의 향후 50년을 바꿔 놓은 혁신의 시작을 알리는 첫 신호탄이었다.
1973년 3월 106명의 석사과정 신입생이 입학해 2년 후인 1975년 92명의 졸업생을, 이어 1975년 9월 21명의 박사과정 신입생이 입학, 3년 후인 1978년 8월 2명의 졸업생을 처음으로 배출했다. 1980년 12월 당시 한국과학기술연구소(KIST)와 통합해 교명을 지금의 KAIST(한국과학기술원)로 변경했다. 이후 1989년 6월 KIST와 분리된 KAIST는 같은 해 7월 한국과학기술대학(KIT)과의 통합을 계기로 대덕 캠퍼스로 이전해 학부와 대학원을 모두 갖춘 명실상부한 ʻ대덕 시대ʼ를 열었고 2009년 3월에는 한국정보통신대학교(ICU)와 합병하는 등 교세를 꾸준히 확장해왔다.
KAIST가 지난 반세기 동안 배출한 고급 과학기술 인력은 올 2월 현재 박사 1만4천418명을 포함해 석사 3만5천513명, 학사 1만9천457명 등 모두 총 6만9천388명에 달한다. 이들 졸업생은 우리나라 과학기술 및 산업 발전과 학생·교수창업을 견인하며 대한민국의 산업화와 ICT 혁명의 중추적인 역할을 담당해왔고 이제는 디지털경제 주역으로서 대한민국의 역사를 새로 쓰고 있다.
"KAIST가 없었다면 오늘의 대한민국도 없었을 것ˮ이라는 평가를 받을 정도로 ʻ국가대표 대학ʼ으로 반세기 만에 눈부시게 성장한 KAIST가 거둔 그동안의 성과는 대단하다. 실제 삼성전자·SK하이닉스 등 글로벌 경쟁력을 갖춘 우리나라 반도체산업 분야 박사인력의 약 25%와 국내 공과대학 교수의 20%, 그리고 박사 졸업생 가운데 1천700여 명이 중견·벤처기업에 종사하고 있는데 약 20%인 320여 명이 CEO로 재직하는 등 이들 졸업생은 국내 산·학·연 등 각계에서 지도층 인사로 활동 중이다.
KAIST는 이와 함께 1982년 아시아·태평양 지역 최초 인터넷 시스템 구축, 1990년 대한민국 최초 인공지능(AI)연구센터 설립, 1992년 인공위성 우리별 1호 발사 성공 등 우리나라 과학발전 역사 중 최초·최고라는 수식어가 붙은 다수의 훌륭한 연구성과를 거두고 있다. 1995년 386 마이크로프로세서 개발, 2002년 휴머노이드 로봇(휴보) 개발, 2008년 한국인 최초 우주비행사(이소연) 배출, 2009년 무선 충전 전기버스 개발, 2015년 세계 재난 로봇대회 우승, 2020년 사이배슬론 국제대회 착용형 로봇 분야 금·동메달 수상 실적 등 또한 KAIST가 연구를 통해 달성한 대표적인 성과로 꼽힌다.
2000년대 초까지 200위~100위 권 밖에서 맴돌던 세계대학 순위도 영국의 글로벌 대학평가기관인 QS(Quacquarelli Symonds)가 작년 2월 발표한 2020 세계대학 평가 순위에서 전년(2019년) 대비 2단계 상승한 39위를 차지했다. 이뿐만이 아니다. 같은 해 3월 QS가 전 세계 1천368개 대학을 대상으로 조사한 2020년 48개 학문 분야별 순위에서도 전기·전자공학과 재료과학 등 2개 분야가 각각 세계 17위와 19위를 차지, 20위권 이내에 포함됐고 이어 기계·항공공학 22위, 화학공학 23위, 화학 26위 순으로 국내 대학들이 이름을 올린 기술 및 공학 분야 5개 모두 국내 1위를 달성했다. 이밖에 KAIST는 톰슨 로이터로부터 3년 연속(2016~2018) 아시아에서 가장 혁신적인 대학 1위, 세계에서는 가장 혁신적인 대학 11위에 꼽히는 등 우리나라 과학기술 분야에서 KAIST가 차지하는 비중은 절대적이라 할 만큼 성장세가 가파를 뿐 아니라 이제 국내를 벗어나 세계무대를 향한 KAIST 도전은 계속되고 있다.
우리 대학은 개교 50주년을 맞아 16일 오전 10시 30분 대전 본원 대강당에서 기념식을 개최한다. 16일 열리는 기념식에서는 ʻ한국을 빛낸 50년, 인류를 빛낼 100년ʼ이라는 슬로건 아래 KAIST의 설립유공자들과 함께 과거를 반추하는 시간을 갖는다. 또한, 현재까지의 성과 보고는 물론 4명의 신진교수가 로봇·신소재·인공지능(AI)·생명공학 분야를 각각 맡아 ʻ과학기술로 변화되는 미래에 관한 상상ʼ을 온라인 참석자들과 함께 나눌 예정이다. 이 밖에 로봇 바리스타·자율주행 로봇·AI 피아노 공연 등 다채로운 부대 행사도 준비돼 있다.
KAIST의 개교 50주년을 기념해 문재인 대통령과 클라우스 슈밥(Klaus Schwab) 세계경제포럼(WEF) 회장이 영상으로 축사한다. 또 박병석 국회 의장·라파엘 라이프(L. Rafael Reif) 美 MIT大 총장·클라우스 폰 클리칭(Klaus von Klitzing) 노벨물리학상 수상자(1985) 등이 영상으로 축하 메시지를 전한다.
신성철 총장은 이날 기념식에서 "반세기 만에 일군 대한민국의 놀라운 과학기술 발전과 경이적인 경제 성장 뒤에는 KAIST가 함께해왔다ˮ 고 회고하면서 반세기 동안 이룬 성취의 기반에는 "정부와 국회의 전폭적 지원, 국민의 절대적 성원과 KAIST 구성원들의 열정과 헌신이 있었기 때문ˮ이라면서 감사 인사를 전할 예정이다. 또 "지난 반세기에 걸쳐 일궈 낸 성공의 유산에 더해 ʻ글로벌 가치 창출, 선도대학(Global Value-Creative Leading University)ʼ의 비전을 수립하고 국가와 인류의 새로운 미래를 밝히고자 두 번째 꿈을 향한 도전과 혁신을 시작하려고 한다ˮ고 말하면서 KAIST의 미래 비전을 밝힌다. 이어 그는 도전(Challenge)·창의(Creativity)·배려(Caring)의 ʻC3ʼ 정신을 바탕으로 교육·연구·기술사업화·국제화·미래전략 등 5대 분야에서 혁신을 선도하는 전략도 함께 제시한다.
신 총장은 마지막으로 향후 50년의 목표로 인류의 난제를 해결하거나 새로운 학문 분야를 개척하는 10명의 특이점 교수(Singularity Professors) 배출과 기업 가치가 10조 원을 넘는 10개의 데카콘 스타트업(Startups) 육성, 전 세계에 10개의 X-KAIST를 설립하는 ʻ10-10-10 Dreamʼ을 제시한다. 이를 통해 대한민국의 국격을 높이는 ʻ글로벌 가치 창출, 선도대학ʼ으로서 인류의 번영과 행복을 위한 과학기술 혁신의 선봉장 역할을 담당하는 KAIST의 사명(Mission)에 대해서 국민과 함께 공유할 방침이다.
같은 날 오후 2시부터는 개교 50주년을 기념하는 국제심포지엄도 함께 열린다. 이 심포지엄에는 신성철 총장과 함께 토마스 로젠바움(Thomas Rosenbaum) 미국 캘리포니아 공과대학교(Caltech) 총장·조엘 메소(Joël Mesot) 스위스 취리히 연방 공과대학(ETH 취리히) 총장이 기조 연사로 참여해 ʻ미래 50년 대학의 역할ʼ에 관해 서로의 의견을 교환한다. 이어지는 두 번째 분과에서는 ʻKAIST의 국제사회 기여ʼ를 주제로 덴마크·미국·아랍에미레이트·영국·이집트·케냐·파키스탄 등 7개국의 주한대사가 참석해 KAIST의 국제사회 기여 방안에 대해 논의한다.
한편, 16일 열리는 KAIST 개교 50주년 기념식은 질병관리청의 코로나 방역 지침을 엄수해 진행되며, 사전에 등록한 온라인 청중 150인과 함께하는 행사의 모든 순서는 KAIST 유튜브 채널을 통해 실시간 생중계된다. KAIST는 이밖에 개교 50주년을 맞는 올 한해 연중 다양한 이벤트를 계획하고 있다. 지난 3일에는 MIT·노스웨스턴대학·도쿄공대·KAIST 총장이 기조 연사로 참여한 ʻ세계대학 총장 정상회의ʼ와 학부생이 주도한 ʻ국제 학생 콘퍼런스ʼ를 열었다.
올해 말까지 ʻ글로벌 렉처 시리즈(Global Lecture Series)ʼ가 연중 기획 시리즈로 이어지고 4월에는 ʻ글로벌 행정 포럼ʼ 등 학술 행사가 준비돼 있으며 2월과 3월 중에는 개교 50주년을 기념하기 위한 ʻKAIST 50년사ʼ 와 ʻ미래 50년(단행본)ʼ이 발간을 앞두고 있다. 10월에는 캠퍼스 및 연구 시설을 개방하는 ʻ오픈 KAISTʼ를 대대적으로 개최하는 등 다양한 기념행사를 통해 지난 50년의 성과와 앞으로의 비전을 국민과 함께 공유한다.
2021.02.15
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인공지능 이용 면역항암 세포 3차원 분석기술 개발
우리 대학 물리학과 박용근, 생명과학과 김찬혁 교수 공동연구팀이 면역항암 세포의 활동을 정밀하게 측정하고 분석할 수 있는 새로운 3차원 인공지능 분석기술을 개발했다고 28일 밝혔다.
체내에서 면역세포를 추출한 후, 외부에서 면역 능력을 강화시키고 다시 환자에게 주입해 암을 치료하는 방식을 `입양전달 면역세포 치료(adoptive immune cell therapy)'라고 부른다. 이 치료방식은 면역세포 치료법 중 가장 많은 주목을 받는 기술이다. `키메릭 항원 수용체' 또는 `CAR(Chimeric Antigen Receptor)'라고도 불리는 데 유전자 재조합기술을 이용해 T세포와 같은 면역세포를 변형해 암세포와의 반응을 유도해 사멸시키는 치료 방법이다.
특히 CAR-T세포 치료는 높은 치료 효과를 보여 차세대 암 치료제로 급부상하고 있다. 2017년 난치성 B세포 급성 림프구성 백혈병 치료제 판매 승인을 시작으로 현재 3종의 CAR-T 치료제가 판매 승인을 받았으며, 전 세계적으로 약 1,000건 이상의 임상 시험이 진행 중이다. 그러나 아직 우리나라에서는 진행 중인 임상 시험이 전무한 실정이다.
CAR-T 기술을 이용한 암 치료 방법들이 속속 개발되고 있지만, CAR-T세포에 대한 세포‧분자 생물학적 메커니즘은 아직 많은 부분이 알려지지 않았다. 특히, CAR-T세포가 표적 암세포를 인지해 결합한 후 `면역 시냅스 (immunological synapse, 이하 IS)'를 형성해 물질을 전달하고 암세포의 사멸을 유도하는데, 두 세포 간의 거리와 같은 IS의 형태 정보는 T세포 활성화 유도와 관련이 높다고 알려져 있지만 구체적인 내용을 파악하기 어렵기 때문에 이에 대한 연구가 활발히 진행 중이다.
우리 대학 물리학과 박용근, 생명과학과 김찬혁 교수 공동연구팀은 CAR-T세포의 IS를 정밀하고 체계적으로 연구할 수 있는 새로운 기술을 개발했다. 3D 홀로그래피 현미경 기술을 이용해, 염색이나 전처리 없이 살아있는 상태의 CAR-T세포와 표적 암세포 간의 상호작용을 고속으로 측정하고 기존에는 관찰하기 어려운 CAR-T와 암세포 간의 IS를 고해상도로 실시간 측정했다. 또한 이렇게 측정한 3D 세포 영상을 인공지능 신경망(Convolutional Neural Network, CNN)을 이용해 분석하고, 3차원 공간에서 정확하게 IS 정보를 정량적으로 추출할 수 있는 기술을 자체 개발했다.
공동연구팀은 또 이 기술을 활용해 빠른 CAR-T 면역 관문 형성 메커니즘을 추적할 수 있었을 뿐만 아니라, IS의 형태학적 특성이 CAR-T의 항암 효능과 연관이 있음을 확인했다. 연구팀은 3차원 IS 정보가 새로운 표적 항암 치료제의 초기 연구에 필요한 정량적 지표를 제공할 것이라고 기대하고 있다.
이번 연구에는 우리 대학 기술을 바탕으로 창업한 2개 기업이 공동으로 참여했다. 3차원 홀로그래픽 현미경을 상업화한 토모큐브 社의 현미경 장비를 이용해 면역세포를 측정하는 한편 토모큐브 社의 인공지능 연구팀이 알고리즘 개발에 참여했다. 이밖에 국내 최초 CAR-T 기반 치료제 기업인 ㈜큐로셀도 연구에 함께 참여해 이 같은 성과를 거두는 데 성공했다.
물리학과 이무성 박사과정 학생, 생명과학과 이영호 박사, 물리학과 송진엽 학부생 (現 메사추세츠 공과대학(MIT) 물리학과 박사과정)이 공동 제1 저자로 참여한 이번 연구는 국제적으로 권위를 인정받는 생물학술지인 `이라이프(eLife)' 12월 17일 字 온라인판을 통해 공개됐으며 지난 21일 字에 공식 게재됐다.
(논문명 : Deep-learning based three-dimensional label-free tracking and analysis of immunological synapses of CAR-T cells)
한편 이번 연구는 한국연구재단 리더연구사업, 바이오·의료기술개발사업, 중견연구자지원사업, KAIST Up program의 지원을 받아 수행됐다.
2021.01.29
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수소 가스 민감성 광투과도 변화 필름을 활용한 무전원 가스센서 기술 개발
우리 대학 기계공학과 박인규 교수 연구팀과 전기및전자공학부 윤준보 교수, POSTECH 노준석 교수 공동 연구팀이 외부 전력 공급 없이도 장기간 안정적으로 동작할 수 있는 무전원 수소 감지 센서를 개발했다고 18일 밝혔다.
연구팀은 유연한 폴리머 나노 창살(nanograting)의 한쪽 측벽에 팔라듐(Pd)을 비대칭적으로 코팅하면, 팔라듐(Pd)이 수소 분자를 흡수함에 따라 부피가 팽창하면서 폴리머 나노 창살이 기계적으로 굽혀 일종의 ‘커튼’과 같이 광투과도 변화를 일으킨다는 것을 발견했다. 이러한 현상을 활용하여 태양전지 표면에 감지막을 부착하면 수소 가스에 노출되었을 때 태양전지에 도달하는 빛을 가리고, 이는 태양전지 출력 변화로 이어져 외부의 전력 공급 없이도 수소 가스의 농도를 정밀하게 포착하게 된다.
수소 가스는 석유화학, 반도체, 제약 등 다양한 산업에서 널리 활용되고 있으며 차세대 친환경 에너지원으로도 주목받고 있지만, 누출 발생 시 폭발의 위험이 큰 만큼 안전한 사용을 위해 지속적인 모니터링이 필수적이다. 그러나 기존의 수소 감지 장치들은 지속적인 전원 공급이 필요해 다양한 무선환경에서 장시간 사용하는데 큰 제약이 있었다. 연구팀에서 개발한 무전원 수소 감지 센서는 외부 전원 없이도 수소 가스의 농도를 정밀하게 예측할 수 있어 수소를 활용하는 다양한 무선 원격 환경에서 널리 활용될 것으로 기대된다.
연구팀은 센서의 성능을 극대화하기 위해 수치 시뮬레이션을 통해 팔라듐 코팅 조건(입사각)을 최적화해 0.1%의 저농도 수소 가스에 대해서도 높은 센서 민감도를 달성할 수 있었고, 또한 반복적인 수소 가스 노출 및 습도 변화에도 안정적인 신호를 유지하는 것을 검증했다.
특히 연구팀은 개발한 무전원 수소 센서를 모바일 장치에 탑재해 감지된 수소 농도를 스마트폰에서 원격으로 확인할 수 있는 시제품을 함께 선보여 실제 무선환경에서의 활용성을 높였다. 본 시제품은 수소 감지에 활용되는 태양전지뿐만 아니라 주변 광 세기 변화를 보상하기 위한 추가적인 태양전지를 탑재해 실시간 보상이 이뤄지며, 블루투스를 통해 스마트폰으로 신호를 전송한다. 스마트폰 앱에서는 수소 가스의 폭발 하한 농도인 4%를 초과했을 때 알람을 울려 사용자에게 알려준다.
박인규 교수는 “이번 연구는 첨단 나노기술을 통해 수소 가스를 정밀하게 감지할 수 있는 새로운 감지 메커니즘을 규명했을 뿐만 아니라 개발된 시제품은 센서 전원 공급이 원활하지 않은 원격지에서의 활용성을 크게 높여, 차세대 에너지원으로 주목받고 있는 수소의 안전한 사용에 기여할 것으로 기대된다”라고 말했다.
한국연구재단의 선도연구센터지원사업, 나노·소재기술개발사업의 지원을 받아 진행된 이 연구의 성과는 국제학술지 ‘ACS Nano’2020년 12월자에 게재됐다. (논문명: Chemo-Mechanically Operating Palladium-Polymer Nanograting Film for a Self-Powered H2 Gas Sensor)
2021.01.18
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