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김준 교수, 난치성 유전질환인 섬모병증 치료제 후보 발굴
〈 김준 교수, 김용준 박사과정 〉
우리 대학 의과학대학원 김준 교수가 연세대학교 생명공학과 권호정 교수 연구팀과의 공동 연구를 통해 난치성 유전질환인 섬모병증의 치료제 후보를 개발했다.
이번 연구 결과는 섬모병증 치료제 개발을 위한 기반이 될 것으로 기대되며 유사한 난치성 유전질환에 대한 저분자 화합물 약물 개발 플랫폼으로도 활용 가능할 것으로 예상된다.
김용준 박사과정이 1저자로 참여하고 정인지, 김성수, 정유주 연구원이 공동 저자로 참여한 이번 연구는 의, 과학 분야 국제 학술지 ‘저널 오브 클리니컬 인베스티게이션(Journal of Clinical Investigation)’ 7월 23일자 온라인 판에 게재됐다.(논문명 Eupatilin rescues ciliary transition zone defects to ameliorate ciliopathy-related phenotypes)
세포 소기관인 일차섬모는 배아가 발생하는 과정에서 세포 간 신호전달에 관여하고 망막 광수용체 세포가 기능하는 역할을 하는 등 인체에 중요한 기관이다.
섬모병증은 이러한 섬모의 형성에 필수적인 유전자들의 돌연변이로 인해 발생되며 소뇌발달 및 신장 이상, 망막 퇴행 등의 증상을 보인다.
현재 섬모병증을 치료하는 약물은 개발되지 않았다. 섬모병증 뿐 아니라 기능손실 유전자 돌연변이가 원인이 되는 대부분의 희귀유전질환은 유전자 치료를 제외하고는 치료 약물의 개발이 이뤄지지 않았다.
연구팀은 문제 해결을 위해 섬모병증 원인의 하나인 CEP290 유전자 돌연변이를 유전자 편집기법으로 모사한 세포를 구축한 뒤 화합물 라이브러리 스크리닝 기법을 통해 섬모병증에서 나타나는 섬모형성 부진 현상을 극복할 수 있는 천연 저분자 화합물을 발굴했다.
발굴된 화합물은 CEP290 단백질과 복합체를 이뤄 섬모형성과 기능에 관여하는 단백질(NPHP5)에 작용하는 것으로 밝혀졌다. CEP290 단백질이 유전자 돌연변이로 인해 만들어지지 않는 경우 NPHP5 단백질도 정상적으로 작용하지 못하는데 이 화합물은 NPHP5의 기능을 정상화시켜 복합체가 담당하던 기능의 일부를 회복함을 확인했다.
또한 연구팀은 발굴한 화합물을 섬모병증 증상을 갖는 동물 모델에 주입했고 망막 퇴행 현상을 지연시키는 효과를 입증했다.
1저자인 김용준 박사과정은 “이번 연구는 기능손실 유전자 돌연변이로 인해 발생하는 유전질환도 저분자 화합물 약물로 치료가 가능함을 규명했다는 의미를 갖는다”고 말했다.
김준 교수는 “발굴된 후보약물의 효과를 동물실험을 통해 확인했기 때문에 인체에서의 효과 또한 증명하는 후속 연구를 진행할 예정이다”고 말했다.
이번 연구는 보건복지부 희귀질환연구센터지원사업, 한국연구재단 바이오의료기술개발사업, 글로벌연구실 사업의 지원으로 수행됐다.
□ 그림 설명
그림1.섬모형성 이상을 회복시키는 약물 발굴
그림2. 발굴된 약물에 의해 섬모병증 모델 생쥐의 망막퇴행이 지연되는 효과 확인
2018.07.30
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최원호 교수, 플라즈마 내 전자의 가열 원리 규명
〈 최원호 교수, 박상후 연구교수〉
우리 대학 원자력및양자공학과 최원호 교수 연구팀이 약하게 이온화된 플라즈마(weakly ionized plasma)에서 전자가 가열되는 구조와 제어 원리를 규명하는데 성공했다.
플라즈마 내의 모든 반응이 전자로부터 시작된다는 점으로 볼 때 전자의 가열 원리를 규명함으로써 플라즈마를 더욱 자유롭고 다양하게 활용할 수 있을 것으로 예상된다.
이는 대기압 플라즈마 내에 존재하는 자유 전자에 대한 기초 연구 자료로 기존 플라즈마의 활용 및 응용 가능성을 높이는 등 플라즈마 물리학 및 응용기술 발전에 크게 기여할 것으로 기대된다.
박상후 연구교수가 1저자로 참여한 이번 연구는 국제 학술지 ‘사이언티픽 리포트(Scientific Reports)’5월 14일자와 7월 5일자 온라인 판에 연달아 게재됐다. (논문명 : Electron information in single- and dual-frequency capacitive discharges at atmospheric pressure, 단일 및 이중 주파수 대기압 플라즈마의 전자 정보 / Electron heating in rf capacitive discharges at atmospheric-to-subatmospheric pressures, 대기압과 대기압보다 낮은 압력에서 라디오 주파수 플라즈마 내의 전자 가열)
물질의 세 가지 상태인 고체, 액체, 기체와 더불어 ‘물질의 네 번째 상태’라 불리는 플라즈마는 표준 온도 및 압력(25 ℃, 1 기압)의 상태에서는 자연적으로 존재하지 않으나 인위적으로 기체에 에너지를 가하면 플라즈마 상태가 된다.
학계 및 산업계는 활용 목적과 조건에 맞춰 다양한 형태의 플라즈마 발생원을 개발해 사용하고 있다. 특히 대기압 플라즈마는 응용 가능 분야가 다양하고 활용도가 높아 학술적, 산업적 활용성 측면에서 많은 관심을 받고 있다.
일반적으로 플라즈마 내의 다양한 화학적, 물리적 반응은 전자로부터 시작되기 때문에 전자의 밀도와 온도의 시공간적 변화는 아주 중요한 정보이다. 플라즈마 및 가속기 물리학 분야에서 자유 전자의 가열 여부는 과학자들의 관심을 지속적으로 받은 연구 주제이다.
그러나 대기압 조건에서는 자유 전자와 중성기체의 충돌이 빈번하기 때문에 이온화된 플라즈마 내 자유 전자의 밀도와 온도를 측정하는 데에는 한계가 있어 자유 전자의 가열 구조 및 원리를 실험적으로 규명할 수 없었다.
또한 전자 가열의 제어 방법 및 주요 요인에 대한 정보가 부족해 플라즈마의 반응성과 활용성 개선이 제한적이었다.
연구팀은 문제 해결을 위해 전자-중성입자 제동복사(electron-neutral bremsstrahlung)란 기술을 이용해 플라즈마 내 자유 전자의 밀도, 온도를 정확히 진단하고 이를 2차원으로 영상화하는 기술을 개발했다.
연구팀은 개발한 진단 기술을 이용해 대기압 플라즈마에서 수 나노초(10억분의 1초) 단위로 자유 전자의 온도(에너지)를 측정해 전자가 에너지를 얻는 가열 과정의 시공간적 분포 및 근본 원리를 밝히는 데 성공했다.
0.25~1기압 압력구간에서의 전자 온도의 시공간적 분포의 변화를 실험적으로 최초로 확인해 대기압 및 대기압보다 낮은 압력에서 전자가 에너지를 얻는 가열의 기본 원리를 규명했다.
최 교수는 “이 연구 결과는 자유 전자와 중성입자의 충돌이 매우 빈번한 조건에서 발생하는 플라즈마에서의 전자 가열 원리를 학문적으로 이해하는 데 유용할 것이다”며 “이를 통해 경제적, 산업적 활용 가능한 대기압 플라즈마 발생원을 개발하고 다양하게 활용하는데 큰 역할을 하길 기대한다”고 말했다.
이번 연구는 국가핵융합연구소의 미래선도플라즈마-농식품융합기술개발사업의 지원을 받아 수행됐다.
□ 그림 설명
그림1. 측정된 파장의 제동복사 및 전자 온도의 시공간적 변화
그림2. 단일 및 이중 주파수로 구동하는 플라즈마에서 측정된 제동복사 및 전자 온도의 시공간적 변화
2018.07.26
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재료·생명화학공학 분야 세계적 석학들 KAIST에 모인다
재료과학 분야 세계적인 학술지인 네이처 머티리얼스(Nature Materials)誌 빈센트 두사스테(Vincent Dusastre) 편집장 등 국제 학술지 에디터들을 포함해 미국 MIT·스탠포드대학 신소재 및 화학과 교수 등 관련 분야의 세계적인 석학 9명이 한 자리에 동시 집결한다.
KAIST(총장 신성철)는 다음달 7일(화) 대전 본원 KI빌딩 퓨전홀에서 신소재·화학공학·생명공학 분야 전문가 500여 명이 참석해 미래 선도 기술에 대한 최신 트렌드와 학제 간 협력 강화 등을 논의하기 위해‘2018 KAIST 재료/생명화학공학 국제 워크숍’을 개최한다고 25일 밝혔다.
‘유망 소재분야의 빅 아이디어들’이란 주제로 열리는 이번 국제 워크숍에는 재료공학·화학공학·생명공학 분야의 국제 학술지 에디터와 미국 MIT·스탠포드(Stanford)대 교수, 그리고 2015년 세계 최고 응용생명과학자 20인에 선정(2015년 Nature Biotechnology 발표)된 이상엽 KAIST 특훈교수(생명화학공학과) 등이 강연자로 참여해 발표와 토론을 진행한다.
이 국제 워크숍은 KAIST 신소재공학과(학과장 이혁모)와 생명화학공학과(학과장 이재우)가 공동으로 주관, 개최한다.
신성철 KAIST 총장의 개회사를 시작으로 내달 7일 열리는 이번 국제 워크숍에서 우선 네이처 머티리얼스(Nature Materials)誌 편집장 빈센트 두사스테(Vincent Dusastre) 박사는 ‘에너지 소재의 연구동향 및 미래’를 주제로, 미국 화학회가 발행하는 나노분야의 대표적 학술지인 나노학술지(ACS Nano) 편집장인 폴 웨이즈(Paul S. Weiss) UCLA 교수(화학-바이오화학 및 재료공학과)는 ‘나노과학과 나노기술의 미래’를 주제로 각각 발표에 나선다.
재료화학 학회지(Chemistry of Materials) 편집장인 질리안 뷰리악(Jillian M. Buriak) 알버타대 교수(화학과)는 ‘유기 태양전지용 기계학습과 간이 예측모델의 최적화를 위한 응용’을 주제로, 악타 머티리얼리아(Acta Materialia)지 편집장인 크리스토퍼 슈(Christopher A. Schuh) MIT 교수(신소재공학과)는 ‘결정립계(grain boundary) 분리를 통한 나노구조 금속의 3차원 인쇄기술’을 주제로 각각 발표를 진행한다.
이와 함께 매크로몰리큘스(Macromolecules) 부편집장인 티모시 스와거(Timothy M. Swager) MIT 교수(화학과)는 ‘화학반응 및 촉매를 이용한 나노-전자 센서’를 주제로, 제프리 그로스만(Jeffrey C. Grossman) MIT 교수(신소재공학과)와 제난 바오(Zhenan Bao) 스탠포드대 교수(화학과)는 각각 ‘원자크기의 재료설계 기술’과 ‘생체 피부모방 고분자 전자재료 및 디바이스’를 주제로 발표 및 토론에 참여할 예정이다.
이밖에 국내 전문가로는 바이오테크놀리지 저널(Biotechnology Journal) 및 메타볼릭 엔지니어링(Metabolic Engineering)의 편집장인 이상엽 KAIST 교수(생명화학공학과 특훈교수)와 에너지 스토리지 머티리얼스(Energy Storage Materials)지 부편집장인 김상욱 KAIST 교수(신소재공학과)가 각각 발표자로 나선다.
이번 국제 워크숍은 △차세대 기능성 나노구조체 △환경 및 산업용 화학생명공학 소재 △미래 에너지 소재 기술 등 모두 3개 세션으로 나눠 진행되는데 신소재 및 생명화공 분야 세계적인 석학들의 강연 외에도 미래 선도 기술에 대한 최신 트렌드 소개도 함께 이뤄진다.
KAIST는 이번 워크숍을 계기로 국내·외 저명한 석학들과 정보교류를 강화하고 공동 연구를 실시해 세계 최고의 소재기술을 개발하는 기회로 적극 활용할 방침이다.
이번 워크숍의 의장 자격으로 전체 행사를 총괄하는 김일두 KAIST 교수(신소재공학과)는 “내달 7일 열리게 될 이번 국제 워크숍은 재료 및 화학생명공학 분야에서 세계적인 석학들이 한자리에 모이는 국제학술 교류의 장”이라며 “전 세계 나노 신소재 및 화학생명공학 분야의 미래기술을 알 수 있는 소중한 기회가 될 것”이라고 말했다.
한편, KAIST 신소재공학과는 ‘2018 QS 세계대학평가 학과별 순위’에서 전 세계 대학 중 13위(국내 1위), KAIST 생명화학공학과는 ‘2018 QS 세계대학평가 학과별 순위’에서 전 세계 대학 중 14위(국내 1위)를 각각 차지했다.
2018.07.25
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‘차세대소형위성 1호’ 발사 추진 경과 보고회 개최
우리 대학 인공위성연구소(소장 권세진)가 18일 본교 인공위성연구소 최순달 대회의실에서 ‘차세대소형위성 1호’ 발사 추진 경과 보고회를 개최했다.
과학기술정통부 최원호 거대공공연구정책관, 김진우 우주기술과장, 신성철 총장, 권세진 인공위성연구소장, 한재흥 항공우주공학과 학과장 등이 참석한 이날 행사에서는 경과 보고회와 함께 ‘차세대소형위성 1호 우주 메시지 및 메모리 캡슐 탑재식’이 진행됐다.
‘차세대소형위성 1호’는 우리 대학 인공위성연구소에서 개발한 저궤도 소형(무게 100㎏급) 위성이다. 2012년 6월 개발에 착수해 2017년 7월 위성체 총조립과 우주환경 및 성능시험을 완료했으며, 현재 발사를 위한 제반 사항들을 점검·준비 중이다.
오는 9월 30일에서 10월 6일 사이에 미국 캘리포니아 반덴버그(Vandenberg) 공군 발사장에서 스페이스X사의 팰컨(Falcon)9 발사체에 실려 발사될 예정이다. 본궤도에 안착한 후에는 고도 575㎞에서 지구 주위를 돌며 우주과학 연구 및 핵심 기술의 검증 등 여러 임무를 수행하게 된다.
또한, ‘차세대소형위성 1호’는 국민들이 직접 작성한 편지와 사진 등을 우주로 실어 나르는 임무도 맡았다. 연구소는 누리집을 통해 2016년 10월 4일부터 2018년 3월31일까지 전 국민을 대상으로 국민들의 꿈과 우주에 대한 희망 메시지를 접수 받았으며 총 2천2백79명이 참여했다. 신청자들의 사연은 메모리 캡슐에 담긴 상태로 위성에 탑재됐으며 향후 우주 공간으로 운송될 예정이다.
‘차세대소형위성 1호’에는 국내에서 개발한 7대 핵심 우주 기술을 적용했다. ①3차원 적층형 메모리(탑제체 및 위성 자료 저장 장치), ②S대역 디지털 송수신기(지상국과 위성 간의 송수신 장치), ③광학형 자이로(위성의 회전 등의 자세한 정보 제공 장치), ④반작용 휠(위성의 자세 제어를 위한 구동장치), ⑤고속·고정밀 별추적기(별 위치로부터 위성의 자세 정보 제공 장치), ⑥차세대우주용 고속처리장치(탑재체 자료 변환 및 전송장치), ⑦표준형 탑재 컴퓨터(각종 명령·연산 수행용 중앙처리 컴퓨터) 등이 우주 환경에서 정상 작동할 경우 우주 기술 및 부품 국산화에 박차를 가하고 국내 우주산업의 경쟁력을 끌어올릴 중요한 변곡점이 될 것이다.
신성철 총장은 “차세대소형위성 1호’는 위성의 소형화, 고성능화를 KAIST의 기술로 이뤄냈다는 점에서 큰 의의가 있다”며 “우리 국민이 우주에 대한 꿈과 희망을 더 크게 키워나갈 수 있도록 자긍심을 가지고 노력하겠다.”고 말했다.
〈 차세대소형위성 1호에 탑재된 우주 메시지 및 메모리 캡슐 〉
2018.07.18
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박정영, 정유성 교수, 합금 촉매의 화학반응 실시간 관찰 성공
〈 박 정 영, 정 유 성 교수〉
우리 대학 EEWS 대학원 박정영, 정유성 교수 연구팀이 합금 촉매 표면에서 벌어지는 화학 반응 과정을 실시간으로 관찰해 합금 촉매의 반응성 향상과 직결된 반응 원리를 규명했다.
연구팀의 관찰 결과는 차세대 고성능 촉매 설계에 활용할 수 있는 반응성 향상 원리의 기반이 될 것으로 기대된다.
GIST 물리․광과학과 문봉진 교수 연구팀과 공동으로 수행한 이번 연구 결과는 종합 과학 분야 국제 학술지 ‘사이언스 어드밴시스(Science Advances)’ 7월 13일자 온라인 판에 게재됐다. (논문명 : Adsorbate-driven reactive interfacial Pt-NiO1-x nanostructure formation on the Pt3Ni(111) alloy surface, 백금-니켈 합금 표면위의 촉매 활성도가 높은 금속-산화물 경계 나노구조물 형성의 실시간 관찰)
합금 촉매는 단일 금속 또는 금속 산화물 촉매에 비해 뛰어난 성능을 보여 연료전지반응이나 탄소계열 공업화학반응 등에 이용되고 있다. 하지만 합금 촉매 반응의 결과에 대한 근본적인 원리는 자세히 밝혀지지 않아 촉매 연구 과정에서 발생하는 예상치 못한 결과를 설명하기 어려웠다.
연구팀은 문제 해결을 위해 기존의 표면 직접 관찰 기기의 한계점을 크게 개선한 ‘상압 주사 터널링 전자 현미경’과 ‘상압 X-선 광전자분광기’를 활용해 백금-니켈 합금 촉매 표면의 역동적인 변화 과정을 관찰했다.
이를 통해 실제 반응 환경에서 백금-니켈 합금 촉매의 반응성 향상 이유가 금속-산화물 계면 나노구조의 표면 형성으로부터 시작됨을 밝혀냈다.
또한 일산화탄소 산화반응 과정에서 백금 혹은 니켈 산화물 단일 촉매에 비해 금속-산화물 계면 나노구조가 갖는 비교적 낮은 활성화 에너지는 촉매 반응 원리 상 반응성 향상에 보다 유리한 화학 반응 경로를 제시할 수 있음을 확인했다.
이 결과는 밀도범함수 이론을 바탕으로 한 양자역학 모델링 계산 결과를 통해 입증됐다.
박정영 교수는 “초고진공 환경을 기반으로 한 기존의 표면 과학이 풀지 못한 실제 반응 환경에서의 합금 촉매 반응 과정을 직접 관찰한 첫 연구사례이다”며 “합금 촉매의 계면이 촉매 향상도를 높일 수 있고, 현재 진행 중인 촉매전자학 연구와도 밀접한 관계를 가지고 있다. 다양한 종류의 실제 반응 환경에 근접한 촉매 표면 반응을 연구할 계획이다.”고 말했다.
이론적 원리 규명 연구를 주도한 정유성 교수는 “직접 관찰과 양자 계산을 통해 합금 촉매의 주된 활성 자리가 계면임을 규명한 연구로, 다양한 합금 촉매의 설계 및 최적화에 중요한 단서가 될 것이다”고 말했다.
상압 표면 분석을 주도한 GIST 문봉진 교수는“이 연구는 외부의 분자들과 쉴 새 없이 반응하면서 움직이는 마치 살아서 숨쉬고 있는 원자의 움직임과 반응성을 동시에 측정한 완벽한 표면물리연구이다”고 말했다.
이번 연구는 기초과학연구원 및 한국연구재단, GIST 등의 지원을 받아 수행됐다.
□ 그림 설명
그림1. 주사 터널링 전자 현미경을 이용한 실시간 표면 관찰 이미지
그림2. 시간에 따른 표면 직접 관찰 이미지
2018.07.16
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故 천성순 원장 제자들의 모임 ‘천사회’를 아시나요?
작고한 스승의 가족과 15년째 만남을 이어오는 우리 학교 졸업생들의 모임이 있다. KAIST 제7대 원장을 지낸 故 천성순 박사의 제자들과 그 부인들이 결성한 ‘천사회’ 회원들이 바로 그 주인공들이다.
‘천사회’는 故 천성순 박사를 사모하는 사람들의 모임이라는 뜻으로 신소재공학과 CDV Lab 출신 졸업생과 그 부인들이 지난 2003년 만들었다. 천 박사 타계 후에 홀로 남은 미망인인 김영자 씨를 자주 찾아가 돌보던 것이 자연스럽게 모임으로 발전했다.
故 천성순 박사는 미국 유타대 교수로 재직하던 중 해외 과학자를 유치하던 당시 정부의 요청을 받고 1972년 귀국해 KAIST 초대 교수진에 합류했다. 천 박사는 당시에는 첨단 학문이었던 재료공학과를 신설해 초대 학과장을 역임하는 등 후학양성에 전력을 기울인 결과, 지난 30여 년 간 48명의 석사 졸업생과 26명의 박사 졸업생 제자를 길러냈다.
우리 학교 전기및전자공학부 박철순 교수(’85년 졸업)는 ‘학문적인 지식 이상의 가르침을 주셨던 분, 제자들이 졸업한 후에도 염려해주시고 길을 제시해주셨던 분’으로 천 박사를 기억한다. 그때 감사했던 마음이 지금도 여전히 남아있는 것이 스승의 타계 후에도 인연을 지속할 수 있는 이유라고 설명했다.
사제지간으로 시작된 인연은 배우자들이 연결고리의 역할을 하면서 더욱 공고하게 결속됐다.
“제자들은 물론이고 부인과 아이들까지도 애틋하게 사랑해주셨어요. 심지어 수십 년이 지난 지금까지도 아이들 이름을 기억해주시고 경조사를 챙겨주시는 분이 천 박사님 사모님이세요.”
김상호 한국기술교육대 교수(’92년 졸업)의 부인 최복연 씨는 1987년 천 박사 부부를 처음 만났다. 대학원생이었던 남편과 결혼하고 아이를 낳아 기르는 동안 천 박사 부부가 부모님처럼 가족들을 돌봐주었다며 애틋함을 드러냈다.
천성순 박사의 부인 김영자(80) 씨는 지난 2008년 자녀들이 있는 미국 LA로 이주한 후에도 이들과의 만남을 계속 이어가고 있다. 지난 4월에는 천사회 소속 열두 명의 부인들이 팔순을 맞은 김영자 여사를 하와이로 초청해 5박 7일간 여행을 함께 하기도 했다. 김 여사는 부인들에게 지난 수십 년간, 인생의 든든한 조력자와 같은 역할을 해왔다. 삶의 조언을 구해올 때 진심을 다해 답해주고, 격려와 칭찬을 아끼지 않는 성품 덕분이다.
‘천사회’는 매년 천 박사의 기일인 2월 26일에 만남을 갖는다. 남편들은 미국으로 출장 갈 일이 생길 때마다 김영자 씨를 방문하고 아내들은 한국에서 두 달에 한 번씩 정기적으로 모이며 일상을 나눈다. 서로의 안부를 챙겨 묻고 살피는 것을 천 박사 부부에게 배웠다며, 최 씨는 “어른이 먼저 베풀어주신 사랑을 남은 사람들이 기억하고 보답하려다 보니 인간적으로 좋은 관계를 오래 유지하는 것 같다.”고 말했다.
‘천사회’에서 주로 활동하는 제자 가운데 5명은 국내 대학교수로, 6명은 대기업 임원으로, 1명은 변호사로 활동하고 있다. 가장 먼저 졸업한 김재곤 한양대 교수(’82년 졸업)부터 가장 늦게 졸업한 김재환 변호사(’96년 졸업)에 이르기까지 ‘천사회’는 40년에 이르는 그들만의 유대감을 쌓아가고 있다. 참 스승이자 어른으로 본을 보였던 천 박사 부부의 내리사랑이 씨앗으로 심겼고, 그 고마운 마음에 응답하는 제자들 내외의 존경과 배려가 쌓여 지금의 뿌리 깊은 모임이 완성된 것이다.
1971년에 시작된 KAIST의 역사 속에는 수없이 많은 스승과 제자의 인연이 존재할 것이다. 하지만 이들처럼 스승이 떠난 빈자리를 남은 이들의 정(精)으로 채워가는 사례는 흔치 않다. 또한, 사제지간을 넘어 가족까지 확장되는 공동체 관계를 긴 세월 동안 유지해가는 사례는 더더욱 드물 것이다.
KAIST는 그간 도전(Challenge)과 창의(Creativity)를 핵심가치로 삼고 과학기술 및 정보통신 분야의 고급인재를 양성해왔지만 지난 2017년 3월 동문 최초로 총장직에 오른 신성철 現 총장이 지난 3월 개최한 비전 2031 선포식에서 포용과 존중의 의미를 담은 배려(Caring) 정신을 강조한 직후부터 도전·창의·배려정신인 ‘C 3 ’ 정신을 새로운 시대정신이자 인재 상으로 삼고 있다. 따라서 이들 천사회의 모임은 가장 KAIST다운 가치를 실천해온 훌륭한 본보기라고 할 수 있을 것이다.
⊙ 故 천성순 박사: 정부의 해외 과학기술자 유치정책에 따라 지난 1972년 미국에서 귀국, 한국과학기술원(KAIST) 창립 때부터 교수로 재직(1972. 9월~2003. 2월)하면서 첨단학과인 재료공학과를 신설해 이 분야의 인재양성 및 학술 발전에도 지대한 공을 세웠다. 미국 유타대 교수로 재직하던 시절인 지난 1968년에는 중석화학증착기술을 연구해 이를 국내 절삭공구에 적용, 수명 향상을 이루는 등 경제발전에도 직접 기여했다. 특히 KAIST를 포함한 정부 출연연구소들이 세제혜택 감소, 정년 단축 등 어려움을 겪을 시기(’82-’84년)인 KAIST 부원장으로 선임돼 연구소 육성 방안을 적극 제시하기도 했다. ’90-’91년 KAIST 부원장직을 다시 맡았고 ’91년 3월부터 ’94년까지 원장으로 재직하면서 KAIST를 세계적인 연구중심의 교육기관으로 발전시키는데 공헌했다. 국립 대전산업대학교 총장(’96~2000)과 2001년부터 국가과학기술자문위원회 위원장을 지내던 중 2003년 2월 향년 69세의 젊은 나이로 세상을 등졌다.
(사진설명) 故 천성순 박사의 제자들과 부인들의 모임인 ‘천사회’ 회원들이 고인의 부인인 김영자 씨의 팔순을 기념하기 위해 지난 4월 하와이 여행을 함께 가서 기념사진을 찍고 있다. 앞줄 오른쪽에서 두 번째가 김영자 여사.
2018.07.12
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이상엽 특훈교수, 조지 워싱턴 카버 상 수상
〈 이 상 엽 특훈교수 〉
우리 대학 생명화학공학과 이상엽 특훈교수가 제11회 ‘조지 워싱턴 카버 상’ 산업생명공학 혁신상 수상자로 선정됐다.
시상식은 오는 18일 미국 필라델피아에서 열리는 ‘2018 생명공학산업협회(Biotechnology Innovation Organization, BIO) 세계 산업바이오 공학 대회’의 기조 강연 세션에서 열릴 예정이다.
이번 대회는 세계 최대 규모의 산업 생명공학 및 파트너십 행사로 16일부터 19일까지 필라델피아의 펜실베니아 컨벤션 센터에서 개최된다.
조지 워싱턴 카버 상은 매년 산업 생명공학을 통해 바이오 기반 경제를 구축하고 친환경적, 지속 가능한 제품을 생산하는 데 큰 공헌을 한 사람에게 수여된다. 이 상은 100여 년 전 재생 가능한 농작물을 원료로 바이오 기반 제품과 에너지를 생산한 선구자 조지 워싱턴 카버의 뜻을 기리기 위해 제정됐다.
이 특훈교수는 조지 워싱턴 카버상의 11번째 수상자로, 듀폰(Dupont) 사의 CEO 엘렌 쿨만(Ellen Kullman), MIT 공대의 그레고리 스테파노폴로스(Gregory Stephanopoulos) 교수 등이 이 상을 수상한 바 있다.
이 특훈교수는 시스템대사공학이라는 분야를 개척해 비식용 바이오매스로부터 화학물질, 연료, 재료를 생산하는 환경 친화적이며 지속 가능한 미생물 공정을 개발해 국제적 성과를 내고 있다.
이러한 공을 인정받아 미국 국립과학원 외국회원과 미국 공학한림원 외국회원으로 선임되기도 했다. 양대 한림원 모두 선임된 외국 회원은 전 세계에 13명뿐이고, 국내에서는 이 특훈교수가 유일하다.
BIO의 산업및환경 부문 브렌트 에릭손(Brent Erickson) 부회장은 “이상엽 교수는 지속 가능하고 환경 친화적인 여러 혁신적 제품과 공정을 개발해 바이오 기반의 경제를 발전시키고 전 세계 대중과 정책 및 의사결정자에게 산업 생명공학의 중요성을 알리는 데 앞장서 왔다. 산업 발전에 대한 이 교수의 공헌은 조지 워싱턴 카버의 정신을 잇고 있다”고 말했다.
조지 워싱턴 카버 상을 후원하는 아이오와 생명공학 협회의 조 흐들리카(Joe Hrdlicka) 대표는 “이상엽 교수는 조지 워싱턴 카버상을 수상하기에 완벽한 조건을 갖췄다. 이 교수의 575편이 넘는 논문, 82권의 저서, 636건의 특허는 산업 생명공학의 진보에 아주 중요한 기여를 해 우리 삶의 질을 향상시키고 있다”고 말했다.
이상엽 특훈교수는 “수상하게 돼 매우 영광이며 지난 수십 년 간 함께 해온 연구팀에게 영광을 돌린다”며 “UN의 지속가능 개발목표 달성을 위해 산업 생명공학이 중요해지고 있다. 지속 가능한 미래의 기반을 다지기 위해 함께 협력해야 한다”고 말했다.
2018.07.12
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황의종 교수, AI with Google 2018 컨퍼런스 연설
우리 대학 전기및전자공학부 황의종 교수가 6월 26일 서울 대치동 구글캠퍼스서울에서 열린 ‘AI with Google 2018’ 컨퍼런스에서 산업계 전문가들과 발표 및 토론 패널로 참여했다.
'모두를 위한 AI’라는 주제 하에 AI 혁신에 대한 지식과 도전 과제에 대한 생각을 공유하는 이 날 행사에서는 구글 AI 총괄 제프 딘(Jeff Dean) 박사가 키노트 강연을 진행했고, 학계에서는 황의종 교수가 유일하게 참여해 ‘KAIST에서의 AI 연구 및 인재 양성’주제로 발표했다.
이어서 패널 토의에서는 AI 혁신에 대한 지식과 앞으로의 도전 과제를 나눴다.
황 교수는 구글 연구소에서 5년간 연구원으로 근무했고 TensorFlow Extended 머신러닝 플랫폼의 데이터 인프라를 공동개발하며 ACM SIGKDD 논문, ACM SIGMOD 튜토리얼 등의 연구실적이 있다.
우리 대학에서는 빅데이터-인공지능 융합 연구를 기반으로 머신러닝 과정에 들어가는 데이터 관리 연구를 수행 중이다.
2018.07.10
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정우철 교수, 5분 코팅만으로 연료전지 전극반응성 1천배 향상 기술 개발
〈 정 우 철 교수, 서 한 길 박사과정 〉
우리 대학 신소재공학과 정우철 교수 연구팀이 5분 이내의 산화물 코팅만으로 연료전지의 수명과 성능을 획기적으로 향상시킬 수 있는 전극 코팅 기술을 개발했다.
서한길 박사과정이 1저자로 참여한 이번 연구는 국제 학술지 ‘어드밴스드 에너지 머티리얼즈(Advanced Energy Materials)’ 7월 5일자 표지 논문(Inside Front Cover)에 게재됐다. (논문명 : Exceptionally Enhanced Electrode Activity of (Pr,Ce)O2-δ-Based Cathodes for Thin-Film Solid Oxide Fuel Cells, 박막 고체산화물연료전지용 (Pr,Ce)O2-δ 기반 공기극의 향상된 전극 활성)
연료전지는 대기오염 물질을 배출하지 않는 친환경 발전장치로 특히 고체산화물 연료전지는 다른 연료전지에 비해 발전효율이 높고 값비싼 수소 이외에 다양한 연료를 직접 사용할 수 있다는 장점을 가져 세계적으로 큰 주목을 받고 있다.
하지만 고체산화물 연료전지를 구동하기 위해서는 700℃ 이상의 높은 작동온도가 필요하며 이는 소재 및 시스템 비용의 증가, 장시간 구동 시 성능 저하 등의 문제를 일으켜 연료전지의 상용화에 걸림돌이 되고 있다.
최근에는 박막 공정을 도입해 전해질의 두께를 수백 나노미터 크기로 줄임으로써 작동온도를 600℃ 이하로 크게 낮추고 가격 경쟁력을 확보하려는 박막형 고체산화물연료전지가 새로운 해결책으로 제시되고 있지만, 낮은 작동온도에서 급격히 떨어지는 전극 성능의 한계를 극복하지 못하고 있다.
연구팀은 공기극으로 사용되는 백금 박막의 산소환원반응 활성점을 극대화하고, 백금 전극이 고온에서 응집되는 현상을 막기 위해 산화물 코팅 기술을 개발했다.
연구팀은 전자와 산소이온 모두에 대한 높은 전도성과 산소환원 반응에 대한 뛰어난 촉매 특성을 가진 ‘프라세오디뮴이 도핑된 세리아((Pr,Ce)O2-δ)라는 새로운 코팅 소재를 전기화학도금을 통해 백금 표면에 코팅하는 데 성공했다. 이를 통해 기존 백금 박막 전극에 비해 1천 배 이상의 성능을 향상시켰다.
추가적으로 연구팀은 백금을 전혀 사용하지 않고 (Pr,Ce)O2-δ의 나노구조화를 제어하는 것만으로도 고성능의 박막형 고체산화물연료전지 공기극을 구현하는데 성공했다.
정 교수는“이번 연구에서 사용된 전극 코팅 기술은 쉽고 대량생산이 가능한 전기화학도금을 활용했기 때문에 그 기술적 가치가 매우 뛰어나다”며 “향후 박막형 고체산화물연료전지의 백금 전극을 대체할 수 있어 가격 저감을 통한 시장경쟁력 제고가 기대된다.”고 말했다.
이번 연구는 한국에너지기술평가원과 한국전력공사의 지원을 받아 수행됐다.
□ 그림 설명
그림1. 어드밴스드 에너지 머티리얼즈 표지(Inside Front Cover)
그림2. 코팅된 (Pr,Ce)O2-δ 나노구조체 유무에 따른 전극성능 변화
2018.07.09
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박정영, 정유성 교수, 합금 나노촉매 성능 향상 원리 밝혀
〈 박 정 영 교수, 정 유 성 교수〉
우리 대학 EEWS 대학원 및 화학과 박정영 교수 연구팀이 정유성 교수 연구팀과의 공동 연구를 통해 합금 나노 촉매 표면에 형성된 금속-산화물 계면이 촉매 성능을 향상시키는 중요한 요소임을 밝혔다.
이번 연구결과는 종합 과학 분야 국제 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’(Nature Communications) 6월 8일자 온라인 판에 게재됐다.
합금 나노입자는 높은 효율의 촉매 활성도를 가져 석유화학 공정뿐만 아니라 수소 연료 전지, 물 분해 등 친환경 촉매로 주목받고 있다. 합금 나노입자는 화학적 조성에 따라 촉매 표면의 전자 구조 및 결합 에너지를 제어할 수 있어 활용성이 크다.
이런 우수한 특성에도 불구하고 실제 촉매 환경에서는 반응물과 조건에 따라 나노 입자 표면 구조가 쉽게 달라져 합금 나노 촉매의 반응 원리 규명에 어려움이 있었다.
촉매 반응의 원리를 결정하는 핵심 요소는 핫전자이다. 화학반응이 일어날 때 촉매 표면에 순간적으로(펨토초, 1천조분의 1초) 발생하고 사라지지만 촉매 반응의 활성도를 파악할 수 있는 척도와 같다. 촉매 활성도가 증가하면 핫전자 양도 늘어나기 때문이다. 실시간으로 핫전자를 직접 검출할 수 있는 방법이 마땅히 없던 중 2015년 박정영 부연구단장 연구진이 핫전자를 관찰할 수 있는 핫전자 촉매센서를 개발했다. 이후 박 부연구단장은 핫전자 촉매센서를 중심으로 활발한 연구를 통해 다양한 결과를 내고 있다.
이번 연구에서는 백금과 코발트가 합금된 나노입자를 핫전자 촉매센서에 접목하는 방식으로 연구를 설계했다. 백금-코발트 합금 나노입자는 화학산업 및 에너지·환경 분야에 중요한 촉매 구성요소다. 백금-코발트 합금 나노입자처럼 복잡한 구조를 가진 나노 촉매 구조에 핫전자 촉매센서를 적용해 실시간으로 핫전자를 관찰하는 것이 이번 실험의 큰 관건이었다.
먼저 연구진은 여러 비율로 백금과 코발트를 합성해 합금 나노 촉매들을 제작하고 핫전자 촉매센서를 적용했다. 그 결과 75% 백금과 25% 코발트 비율로 합금 나노입자를 합성할 경우, 가장 많은 핫전자가 발생하고 촉매 성능이 높다는 것을 확인했다. 이후 핫전자 발생량과 촉매 성능의 상관관계를 보다 명확히 밝히고자 실시간 투과전자현미경(TEM, Transmission Electron Microscopy)으로 실험 과정을 관찰했다.
수소산화 반응에 합금 나노촉매를 적용하자 한 층의 코발트 산화물이 백금-코발트 합금 나노 입자 표면 위에 형성되면서 금속-산화물(백금-코발트 산화물)계면이 만들어졌다. 금속-산화물 계면에서 전하 이동이 늘어나면서 핫전자 검출 효율이 증가한 것이다. 다시 말해 금속-산화물 계면이 합금 나노 촉매의 활성을 높이는 데 결정적임을 실제로 입증한 것이다.
이번 연구는 실험 뿐 아니라 이론적으로도 계면과 촉매 성능 간 상관관계를 입증했다. 정유성 교수 연구진은 밀도범함수이론(Density Functional Theory) 기반의 양자계산을 통해 백금-코발트 산화물 계면에서 낮은 활성화 에너지로 일어나는 반응 원리를 이론적으로 뒷받침해 핫전자 발생 및 촉매 성능에 대한 근원적인 해석을 제안했다.
정 교수는 “이번 결과는 촉매 연구자들이 금속-산화물 계면의 중요성을 다시 주목하게 되는 계기가 될 것이다”고 말했다.
박 교수는 “이번 연구로 합금 나노촉매의 반응 중 자연스럽게 형성되는 두 물질 사이의 계면이 촉매 반응성과 핫전자의 생성을 증폭시킨다는 점을 규명했다”며 “실제 촉매반응이 일어나는 상압과 고온 환경에서 얻어진 결과를 토대로 향후 고효율의 차세대 촉매물질을 개발하는데 연구 결과를 응용할 수 있다”고 전망했다.
□ 그림 설명
그림1. 나노 촉매계면에서의 핫전자 움직임 실시간 관찰
그림2. 핫전자 촉매센서를 이용한 합금 나노입자에서의 핫전자 움직임 관찰
2018.07.06
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서창호 교수, IT 젊은 공학자상 수상
우리 대학 전기및전자공학부 서창호 교수가 미국전기전자학회(IEEE)와 대한전자공학회(IEIE)가 공동 주관하고 해동과학문화재단이 후원하는 ‘IT 젊은 공학자상’ 수상자로 선정됐다.
시상식은 6월 28일 오후 6시 제주롯데호텔에서 열렸다.
2006년부터 시작해 13회째 진행되는 ‘IT 젊은 공학자상’은 만 40세 이하 의 3년 이상 국내에서 연구를 수행한 연구자에게 주어진다. 기술적 실용성, 사회 및 환경에의 공헌도 및 창의성 등을 중심으로 심사가 이뤄진다.
올해의 수상자로 선정된 서창호 교수는 통신시스템, 분산저장시스템, 인공지능 분야 등의 연구를 통해 SCI급 논문 23편, 신경정보처리시스템학회(NIPS)와 머신러닝국제학회(ICML) 등 최상위 국제학회 논문 10편, 국제특허등록 30건 이상의 연구 성과를 보이고 있다.
서 교수의 논문은 4천 100회 이상 인용되는 등 학문 및 기술 발전, 벤처창업지원을 통한 기술상용화에 크게 기여하고 있다. 최근에는 인공지능을 교육에 접목시킨 AI-튜터(AI-tutor)와 딥러닝 기술을 활용한 자율주행시스템을 개발 중이다.
서창호 교수는 “IT 젊은공학자상을 받게 돼 영광으로 생각한다. 앞으로도 학생 지도와 연구에 몰두해 IT/인공지능 분야에 기여할 수 있도록 최선을 다하겠다”고 말했다.
2018.07.05
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KAIST형 연구실 안전관리 백과사전 ‘안전 바인더’ 출간
“10년 이상 대학의 안전현장을 경험한 전문가들이 집필한 안전관리 백과사전입니다.”
우리 대학 안전팀은 이 같은 내용의 연구실 ‘안전 바인더(Safety Binder)’를 제작해 지난 달 900여개 교내 연구실을 대상으로 배포했다고 4일 밝혔다.
연구실 ‘안전 바인더’는 연구자들이 현장에서 바로 활용할 수 있도록 제작한 사용자 중심의 안전관리 통합 매뉴얼로서 지난 2월 연구실안전관리위원회(위원장 교무처장 조용훈)의 심의를 거쳐 내용을 최종 확정했다.
‘안전 바인더’는 화학약품 ․ 생물 ․ 가스 ․ 소방, 사고보고 및 처리, 폐기물관리 ․ 작업환경측정 ․ 특수건강검진 등 모두 8개 분야의 세부 매뉴얼을 한 권의 바인더에 담고 안전관리규정을 부록으로 덧붙여 연구자들이 한눈에 안전정보를 파악할 수 있도록 했다.
KAIST는 지난 2010년에도 연구자를 위한 ‘연구실 안전관리 핸드북’을 발간했지만 연구 고도화 및 다양화에 걸맞은 새로운 안전관리 매뉴얼이 필요하다고 판단하고 2016년부터 해당 분야에서 8년~11년간 근무한 베테랑 안전 전문가를 선발해 ‘매뉴얼 제작팀’을 구성, ‘안전 바인더’의 출간을 준비해왔다.
4명의 안전 전문가로 구성된 집필진은 우선 최근 10년간 학내 연구실에서 발생한 안전사고를 사례별 분석을 통해 어느 분야의 안전 매뉴얼이 필요한지를 점검하고, 또 연구자 대상의 설문조사를 실시해 최종 8개 분야의 안전관리 매뉴얼을 제작하기로 결정했다.
약 3년간의 조사와 집필과정을 거친 ‘새로운 안전관리 매뉴얼’에는 연구자들이 준수해야 할 사항과 궁금해 하는 내용을 모두 수록했다. 물질의 특성 ․ 장비시설기준 ․ 기술기준에 관한 전문자료부터 일반적 안전관리에 필요한 사진자료 및 데이터까지 담아 다른 자료를 찾아보지 않더라도 손쉽게 알아볼 수 있도록 제작한 게 큰 특징이다.
고압가스를 주로 사용하는 전기및전자공학부 김태호 연구원은 “연구실 ‘안전 바인더’는 가스특성 ․ 가스배관 설치기준 ․ 가스장비 운용기준 등 알고자 하는 가스 안전정보가 모두 설명돼 있다”며 “이제는 매뉴얼을 먼저 찾아보고, 그래도 궁금한 점이 있을 때만 안전팀에 문의한다”며 만족감을 표시했다.
이와 함께 연구실 ‘안전 바인더’ 집필과 제작을 주도한 이상철 안전팀장은 “이‘안전 바인더’는 대학현장의 안전 전문가들이 자료를 직접 조사하고 집필까지 참여한 국내대학 첫 사례가 될 것”이라고 평가했다.
KAIST는 올해 안에 전기안전과 레이저안전 매뉴얼을 추가할 예정이며, 교내 외국인 학생 ․ 연구원을 위한 영문판도 준비 중에 있다.
한편, 이번 연구실 ‘안전 바인더’ 집필에는 안전팀의 황원 선임기술원(가스), 임현종 선임기술원(화학약품), 강충연 선임기술원(소방), 김지혜 기술원(산업보건) 등 4명이 참여했다.
(왼쪽부터) 임현종 선임기술원, 김지혜 기술원, 강충연 선임기술원, 황원 선임기술원
2018.07.04
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