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금속이온 감지 고감도 센서 개발 길 열어
- 카본 나이트라이드에 3차원 입방체형태의 나노구조 유도- 화학분야 세계적 학술지 ‘앙게반테 케미誌’ 12월호 게재
우리학교 생명화학공학과 홍원희 교수팀이 나노구조를 갖는 카본 나이트라이드를 이용해 다른 물질의 도움 없이 금속이온을 손쉽게 감지할 수 있는 고감도 센서 개발을 위한 원천기술을 확보했다고 27일 밝혔다.
금속이온을 측정하기 위해서는 원자 흡수 분광도법과 유도결합 플라즈마 질량분석기를 이용하는 방법 등이 있다. 이들은 거대한 장비를 이용해야 하기 때문에 휴대성이 떨어진다.
이 휴대성 문제를 해결하기 위해 많은 연구들이 진행되고 있는 데, 대부분 양자점(quantum dot)을 이용하거나 형광단(fluorophore)을 이용하는 센서로 금속이온 감지를 위해 복잡한 접합과정을 거쳐야 한다. 또한, 양자점은 그 자체가 중금속으로 이루어져 있어 독성이 있으며, 형광단을 이용한 센서는 수용액에서의 용해도가 낮아 적용하는 데 한계가 있다.
연구팀은 고유의 발광성을 가지는 카본 나이트라이드(graphitic carbon nitride)에 3차원 입방체 형태의 나노구조를 유도해 본연의 광학적 성질을 조절함으로써 독성이 없고 별도의 접합이 필요 없는 효율적인 센서를 개발했다.
특히, 이 센서는 기존의 휴대용 센서를 목적으로 개발된 물질보다 감도가 10배 이상 뛰어나, 장비 휴대가 불가능한 원자 흡수 분광도법과 유도결합 플라즈마 질량분석기를 이용하는 방법과 유사한 감도를 나타낸다.
이번 연구성과를 기반으로 나노구조를 가지는 카본 나이트라이드를 이용해 폐수에 존재하는 금속 이온의 초고감도 감지도 가능하게 됨으로써, 주변 환경이 금속 이온에 의해 얼마나 노출되어 있는지 혹은 오염되어 있는지를 손쉽게 알 수 있다.
또한, 카본 나이트라이드의 생체 적합성을 이용해 몸속의 혈액 내에 존재하는 금속 이온의 농도까지 쉽고 간단하게 감지 가능한 센서를 구현할 수 있으며, 나노 크기의 카본 나이트라이드 입자를 이용해 체내의 질병치료를 위한 약물 전달 시스템에 적용하고자 약물 전달체로의 활용이 가능할 것으로 기대된다.
홍원희 교수는 “이번 연구는 카본 나이트라이드 관련 연구가 한 걸음 더 나아가 나노구조 유도를 통한 다양한 성질을 복합적으로 이용해 이온 또는 생체 분자 등 여러 가지 물질을 감지하는 센서로 널리 활용될 수 있는 원천기술이다”라고 말했다.
한편, 이번 연구는 교육과학기술부에서 시행하는 미래기반기술개발사업의 지원을 받아 수행됐으며, 연구의 중요성을 인정받아 화학 분야의 세계적 학술지인 ‘앙게반테 케미(Angewandte Chemie International Edition)’지 12월호에 게재됐다.
2011.01.27 조회수 18441 -
가상세포 이용해 병원균 잡는 항생제 개발
교육과학기술부는 미래기반기술개발사업(시스템생물학 연구)으로 지원한 우리학교 이상엽 교수팀(전남대 이준행교수, 생명(연), 화학(연) 공동연구)이 항생제에 내성을 가진 병원균 퇴치를 위해 시스템생물학을 기반으로 한 신약발굴 방법론을 개발했다고 밝혔다.
이 교수팀은 병원균이 항생제의 오남용으로 인해 치유가 쉽지 않은 점을 감안하여 내성 병원균의 가상세포를 만들어서 이에 대한 특성을 분석하여 제어하는 방법으로 효과를 입증했다.
이번 연구의 대상은 오염된 어패류에 의해 감염되는 패혈증의 병원균인 비브리오 불니피쿠스(Vibrio vulnificus, 이하 비브리오균) 중 내성균 2개이며, 이에 대한 게놈정보와 생물정보를 토대로 가상세포를 구축하였다.
이러한 가상세포가 생존하기 위해 필요한 화학물질은 193개로 분석되었으며, 이중에서 결정적 역할을 수행하는 5개의 화학물질을 추출하였으며, 이에 관여하는 유전자를 제거함으로써 내성 비브리오균의 성장이 억제되는 효과를 증명하였다.
이 교수팀의 연구결과는 올해 1월 18일 세계적 권위의 네이처 자매지인 ‘분자시스템생물학 (Molecular Systems Biology)지’에 논문으로 게재되어 세계적으로도 연구의 우수성이 인정되었다.
이러한 시스템생물학 기법에 근거한 신약발굴 방법론은 다른 내성 병원균은 물론 다양한 인간 질병에도 적용할 수 있는 토대를 마련한 것으로 기대된다.
2011.01.19 조회수 15375 -
조용래 학생, NTIS 공모전 최우수 제안 선정
우리학교 문화기술대학원 경영/정책랩(지도교수: 김원준)의 박사과정에 재학 중인 조용래 학생이 최근 교육과학기술부가 주관한 "NTIS 별칭 및 제안 공모"에서 최우수 제안으로 선정돼 지난달 29일 서울 양재교육문화회관에서 열린 "2010년 NTIS 사업 최종 보고회 및 시상식"에서 교육과학기술부장관상을 수상했다.
조용래 학생은 이번 공모에서 교육과학기술부 NTIS(국가과학기술정보서비스) 시스템의 복잡성과 비효율성 문제를 아키텍처 혁신 관점에서 개선하는 "통합적 과학기술 지식 아키텍처 구축 방안(Integrated Technological Knowledge Architecture)"을 제안했다.
이 방안은 기존의 NTIS 시스템을 "정보제공체계", "서비스 메뉴체계", "서비스 이용준비", 그리고 "정보의 활용 목적"의 관점으로 구분해 논의하고, 이의 해결·발전방향을 "아키텍처 혁신(Architectural innovation)" 이론의 관점에서 모색했다.
그는 이를 위한 실행방안으로, 서비스 간 연결성 설정 - 일관된 조합의 모듈구성 - 사용자 지향의 아키텍처 구현 - 원천 자료(Raw data) 제공·전산정보 자동 업데이트의 4단계에 걸친 통합지식체계 구축을 제시했다.
NTIS(National science & Technology Information Service, 국가과학기술지식정보서비스)는, 국가 연구개발의 기획에서 성과 활용에 이르기까지의 전 주기에 걸쳐 연구개발의 효율성 제고를 목적으로 시작된 과학기술정보 포털이다. 이를 위해 현재 국가 R&D를 수행하고 있는 15개 부처·청(廳)과의 연계를 통하여 사업·과제, 인력, 연구시설·장비, 연구성과 등 약 56만건에 달하는 주요 R&D 정보를 제공하고 있으며, 지난 2008년 3월부터 대국민 서비스가 시작됐다.
한편, 조용래 군은 이번 수상 이외에도 지난 6월 한화그룹과 한국경영사학회가 주최한 ‘대학생 기업연구 논문 공모전’에서 최우수 논문상을, 지난 12월 지식경제부와 KIAT(한국산업기술진흥원)가 주관한 "기술사업화/기술경영 논문공모전"에서는 우수 논문상을 각각 수상한 바 있다.
[그림.1] 제안구조도
2011.01.05 조회수 21291 -
기능성 혈관전구세포 분화 성공
- 배아줄기세포 및 역분화줄기세포로 부터 기능성 혈관전구세포 분화 성공
- Blood誌 표지논문 게재, 줄기세포를 이용한 혈관질환의 세포치료 가능성 열어
우리학교 한용만 교수팀이 인간배아줄기세포 및 역분화줄기세포로부터 혈관전구세포로의 분화를 성공하였다.
이번 연구에서는 기존에 알려진 배아체형성이나 생쥐세포공배양 방식을 뛰어넘어, 인간배아줄기세포의 신호전달체계의 조절을 통해 혈관전구세포를 분화 유도하였다.
연구팀은 인간배아줄기세포를 분화하기 위해, 인간배아줄기세포의 자가재생산에 매우 중요한 역할을 하는 MEK/ERK 및 BMP 신호전달체계를 조절하여 혈관전구세포를 약 20%가량 분화 유도하였다.
이러한 방식으로 생산된 혈관전구세포는 체외에서 혈관계를 구성하는 혈관내피세포, 혈관평활근세포 및 조혈세포로의 분화가 이뤄졌고, 체내에서도 역시 혈관을 형성함을 누드마우스모델을 통해 확인하였다.
또한, 인간배아줄기세포 유래의 혈관전구세포는 하지허혈성질환동물에 주입하였을 때, 직접 혈관을 형성하거나 혈관형성에 관여하는 성장인자등을 분비하여, 하지허혈성질환동물의 혈류량이 증가한 반면 허혈성 부위의 괴사는 감소하였다.
이번 연구는 교육과학기술부(장관 이주호) 21세기프론티어연구개발사업인 세포응용연구사업단의 연구비 지원으로 수행되었으며, 고규영 교수(KAIST), 최철희 교수(KAIST), 정형민 교수(차의과대학교), 조이숙 박사(한국생명공학연구원) 등이 참여하였다.
연구결과는 올해 9월 美혈액학회지인 "Blood(IF:10.55)"에 표지논문으로 최종 게재되었으며, 국내특허 등록 및 해외 PCT출원을 마친 상태이다.
이 실험결과를 바탕으로, 향후 혈관질환분야에 줄기세포를 이용한 환자맞춤형 세포치료의 가능성을 열어줄 것으로 기대된다.
[그림] 신호전달체계의 조절을 통한 배아 및 역분화 줄기세포의 혈관전구세포의 분화
2010.12.27 조회수 17574 -
강석중 특훈교수, ‘한국공학상’ 수상
우리학교 신소재공학과 강석중 특훈교수가 교육과학기술부와 한국연구재단에서 세계적 수준의 탁월한 연구 성과를 낸 교수들에게 수여하는 ‘한국공학상’ 수상자로 선정됐다.
강 교수는 다결정 소재의 물리적 성질에 큰 영향을 미치는 미세구조가 소재의 제조와 가공 중에 어떻게 변하는지에 대한 근본적인 원리를 규명해 재료 미세조직 분야에서 새로운 연구방향을 제시했다. 이를 신소재 제조에 응용하는 등 국내 재료공학과 산업 발전에 기여해 수상했다.
‘한국공학상’은 1994년 제정됐으며, 현재까지 전기·기계·화학·토목 등 공학 분야에서 총 24명이 선정됐다. 한국공학상 수상자에게는 대통령상과 상금 5000만원이 수여된다.
한국공학상과 젊은과학자상에 대한 시상식 및 간담회는 이주호 교과부 장관, 김병국 한국연구재단 이사장 직무대행, 정길생 한국과학기술한림원장, 수상자 및 관계자 100여명이 참석한 가운데 22일 오후 3시 서울 프레스센터 프레스클럽에서 열렸다.
한편, 강 교수는 올 3월 세계적 수준의 연구업적과 교육성과를 인정받아 우리학교 특훈교수로 임명됐다.
2010.12.23 조회수 14193 -
유회준 교수, ‘이달의 과학기술자상’수상
우리학교 전기및전자공학과 유회준 교수가 "이달의 과학기술자상"을 수상했다.
교육과학기술부(장관 이주호)와 한국연구재단(이사장 직무대행 김병국)은 최첨단 물체인식 알고리즘을 휴대할 수 있는 소형 시스템으로 구현하여, 현실과 가상세계의 구분을 없애는 가상물리시스템(Cyber-Physical System)의 실현에 한 걸음 더 다가서도록 한 유 교수의 업적을 인정해 수상자를 결정했다.
유회준 교수는 고성능‧저전력 ‘물체인식 칩’을 개발하여, 일반 PC에서도 구현하기 어려운 복잡한 물체인식 알고리즘을 스마트폰과 같은 소형 시스템에 적용하여 학계의 주목을 받아왔다.
물체인식 알고리즘은 연산량도 많고 구조도 복잡하여 일반 PC로도 실시간으로 처리하기 어렵다. 그러나 스마트폰의 등장으로 휴대용 전자 기기에서도 물체를 인식하는 시스템이 필요하게 되었다.
유 교수는 물체를 효과적으로 인식하기 위해서 인간의 ‘뇌 구조’를 모사한 인공 지능 물체인식 프로세서 칩을 개발하는데 성공하였다. 이 칩은 칩과 칩 사이에 네트워크를 형성하는 네트워크온칩(Network-on-Chip) 프로토콜을 통해 속도를 획기적으로 개선하고, 디지털-아날로그 혼성 회로기술로 전력이 적게 소모되는 특징을 가지고 있다.
특히 이 칩은 자동차의 자동 주행, 감시카메라, 휴대폰 물체 인식기 등에 이용할 수 있고, 비행체 궤도 예측과 레이더 트랙킹 등도 초고속으로 수행할 수 있다.
유 교수는 집적회로 분야 세계 최고 권위의 학회인 국제고체회로학회 (ISSCC)에 매년 새로운 칩을 소개하는 등 물체인식 칩 분야를 선도하고 있다.
세계적으로 다양한 휴대용 전자기기가 상용화되면서 최고 성능이면서 전력이 적게 드는 프로세서 칩을 개발하고자 세계적인 과학자들이 연구에 매진하고 있다.
유 교수는 세계 최초 메모리 혼재기술로 제작한 램 프로세서를 개발하고, 이를 이용한 모바일 기기용 증강 현실(Augmented Reality)을 통해 휴대용 전자기기에서도 3차원 영상과 게임이 구현되도록 하였다.
유회준 교수는 “현재 스마트폰과 같은 다양한 휴대용 전자기기가 사용되고 있는데, 이 기기가 한정된 전력공급원(배터리)으로부터 오랫동안 작동하기 위해서는 전력이 적게 드는 프로세서 칩이 필수적이다. 우리 연구팀은 인간의 뇌 구조에서 영감을 받아 고성능, 저전력 물체인식 프로세서 칩을 개발하였다. 앞으로도 저전력 디지털 회로 개발을 위해 지속적으로 연구하여 세계 최고 수준으로 이끄는데 최선의 노력을 다하겠다”고 수상 소감을 밝혔다.
2010.12.09 조회수 18808 -
초고체 존재에 대한 새로운 증거 밝혀
- 사이언스 익스프레스 게재, “고체 헬륨이 실제 초고체임을 규명하여 새로운 물질의 존재 증명”-
기체‧액체‧고체를 뛰어넘는 초고체(supersolid) 현상을 처음으로 밝혀낸 KAIST 김은성 교수가 최근 초고체 존재에 대한 논란을 해소하는 새로운 증거를 밝혀내 초고체가 실존한다는 사실을 규명하였다.
김은성 교수(39세, 교신저자)와 최형순 박사(30세, 제1저자)의 주도 하에, 일본 이화학연구소(理化學硏究所, RIKEN) 연구팀이 참여한 이번 연구는 교육과학기술부(장관 이주호)와 한국연구재단(이사장 직무대행 김병국)의 리더연구자지원사업(창의연구)의 지원을 받아 수행되었다.
연구결과는 세계 최고 권위의 과학 전문지인 ‘사이언스(Science)’에 게재 승인을 받고, 특히 연구의 중요성을 인정받아 사이언스의 온라인 판인 ‘사이언스 익스프레스(Science Express)’ 11월 19일자에 게재되었다.
김은성 교수는 2004년 고체 헬륨을 극저온(영하 273도)으로 냉각시키면, 고체임에도 불구하고 그 일부가 별다른 저항 없이 자유롭게 흐르는 독특한 물질 상태(초고체)로 존재한다는 사실을 비틀림 진동자(torsion pendulum)를 이용하여 세계 최초로 규명한 초고체 연구의 선구자이다.
그러나 지난 6월 김 교수가 비틀림 진동자를 통해 관측한 현상을 초고체 현상이 아닌, 온도에 따른 고체 헬륨의 고전적․일반적 물성 변화에 기인한 것이라는 주장이 새롭게 제기됨에 따라, 초고체가 과연 존재하는지 여부가 학계의 초미의 관심사로 떠올랐다.
김은성 교수와 최형순 박사 연구팀은 매우 빠른 속도로 고체 헬륨을 회전시켜 초고체 상태가 파괴되는 현상을 직접 관측함으로써 초고체가 실제로 존재한다는 사실을 밝혀냈다.
초고체가 담겨 있는 용기를 회전시킬 때 초고체는 별다른 저항을 받지 않고 자유롭게 흐르기 때문에 용기를 따라 돌지 않는다. 그러나 매우 빠른 속도로 용기를 회전시키면, 초고체 내부에 양자 소용돌이가 발생하고, 이것은 초고체 현상을 유지하는데 필요한 요소를 제거하여 초고체 현상을 파괴할 것으로 예측된다. 이에 반해 고전적 고체는 회전속도에 민감하게 반응하지 않는다.
특히 이번 연구는 국내연구진의 주도하에 이루어졌고 그 결과가 세계 최고 권위지에 발표된 이례적인 값진 연구 성과로서, 우리나라 기초연구의 우수성을 전 세계에 널리 알렸다는 점에서 그 의미가 매우 크다.
이번 연구는 김은성 교수와 최형순 박사가 지난 2008년부터 땀과 노력으로 꾸준히 일궈온 성과로서, 지금까지 사이언스와 같은 세계 최고 학술지에는 저명한 외국학자와의 공동연구가 아닌, 국내연구팀이 주도적(단독 제1저자, 단독 교신저자)으로 논문을 발표한 사례는 드물다.
김은성 교수는 “이번 연구는 카이스트 연구팀의 초고체 연구에 대한 창의적인 아이디어와 일본 연구팀의 첨단 회전식 희석냉각장치를 접목시켜 시너지 효과를 거둔 결과이다. 특히 군 대체 복무기간을 연장하면서까지 전체 실험을 직접 수행한 최형순 박사가 없었다면 이번 연구는 이루어질 수 없었다”고 밝혔다. 또한 이번 연구는 “단순히 초고체 존재에 대한 논란에 종지부를 찍었다는 점뿐만 아니라, 고체 헬륨이 실제 초고체임을 규명하여 새로운 물질의 존재를 확인함으로써 순수과학에 대한 이해의 폭을 넓혔다는데 큰 의미가 있다”고 연구의의를 밝혔다.
2010.11.19 조회수 18190 -
열팽창이 작은 플라스틱 필름 기판 개발
-‘어드밴스드 머티리얼스’표지논문 선정,“자유자재로 휘어지는 디스플레이와 태양전지 상용화 앞당겨”-
자유자재로 휘거나 구부릴 수 있는(flexible) 디스플레이와 태양전지 제작에 필요한 열팽창이 작은(13ppm/oC 이하) 투명한 유리섬유직물* 강화 플라스틱 필름 기판이 국내 연구진에 의해 개발되었다. * 유리섬유직물(glass cloth) : 실처럼 만든 유리섬유를 사용하여 옷감처럼 직조한 유리섬유 강화재로, 강력하고 열팽창이 적어 조선, 건축, 자동차 및 전자산업 등 폭넓게 사용됨
우리학교 배병수 교수가 주도한 이번 연구는 교육과학기술부(장관 이주호)와 한국연구재단(이사장 직무대행 김병국)이 추진하는 선도연구센터(ERC)의 지원을 받아 수행되었고, 연구결과는 재료분야 최고 권위의 학술지인 ‘어드밴스드 머티리얼스(Advanced Materials)’ 표지논문(10월 25일)에 선정되는 영예를 얻었다.
배 교수 연구팀은 유리섬유직물과 굴절률이 똑같은 하이브리드 소재 수지를 독자적으로 제작한 후, 이를 유리섬유직물에 함침시켜 열팽창이 작은 투명한 플라스틱 필름 기판을 개발하였다.
차세대 꿈의 디스플레이로 불리는 자유자재로 휘거나 구부릴 수 있는 디스플레이나 미래 생활형 태양전지를 개발하기 위해서, 지금까지 전 세계 연구자들은 투명한 플라스틱 필름 기판을 사용하였다.
그러나 플라스틱 필름은 유리에 비해 온도가 올라가면서 열팽창이 점점 커져 기판 위에 디스플레이나 태양전지를 제작하기 어려워, 열팽창이 작은 투명한 플라스틱 필름 기판 개발이 절실히 요구되었다.
플라스틱의 열팽창을 낮추는 가장 쉬운 방법은 유리섬유직물을 보강하는 것인데, 이것은 플라스틱 안에 유리직물이 들어가므로 불투명해진다.
배 교수팀은 이를 해결하기 위해서, 유리섬유직물과 굴절률이 똑같은 특수한 하이브리드소재 수지를 직접 제작하여, 이를 유리섬유직물에 함침시켜 투명한 플라스틱 필름 기판을 개발하였다. 유리섬유직물과 함침된 하이브리드재료의 굴절률이 정확히 일치하면, 육안으로 전혀 차이를 느낄 수 없어 투명하게 되는 원리를 이용한 것이다.
배 교수팀이 개발한 투명 플라스틱 필름 기판은 유리섬유직물로 보강되었기 때문에 유리의 열팽창계수(9ppm/oC)에 가까운 낮은 열팽창계수(13ppm/oC)를 갖고, 내열성이 우수한 하이브리드소재를 이용하여 높은 온도(250oC 이상)에서도 디스플레이와 태양전지 등의 소자를 제작할 수 있는 장점이 있다.
배 교수팀의 투명 플라스틱 필름 기판은 휘어지는(flexible) 디스플레이와 태양전지의 기판 소재는 물론, 플라스틱의 특성(큰 열팽창과 낮은 내열성)으로 다양하게 사용되지 못하던 응용분야에 다각적으로 활용될 수 있을 것으로 전망된다.
연구팀은 이번에 개발한 투명 플라스틱 필름 기판을 이용하여 LCD나 아몰레드(AMOLED)에 사용되는 휘어지는(flexible) 산화물 박막 트랜지스터 (TFT)와 박막 태양전지를 직접 제작하여 응용 가능성을 높였다.
배병수 교수는 “이번에 개발한 투명 유리섬유직물 강화 플라스틱 기판은 성능도 우수하지만 가격도 저렴하면서 손쉽게 제작할 수 있어, 유리 기판을 대체하여 휘어지는 디스플레이나 태양전지의 상용화를 앞당길 수 있는 핵심기술이다. 앞으로 국내외 산업체, 연구소, 대학들과의 긴밀한 협력으로 다양한 소자들을 제작하여, 기술의 우수성을 검증 받고 활용성을 더욱 확대할 계획이다”라고 밝혔다.
2010.10.25 조회수 18756 -
2010 세계 연구중심대학 총장회의 개최
- 11일(월) 서울 웨스틴 조선호텔, 국내·외 유명대학 총장 등 40여명 참석
- 과학기술시대를 이끌어 갈 연구중심대학의 역할 토의
우리학교는 오는 11일(월) 오전 9시 서울 웨스틴조선호텔 그랜드볼룸에서 세계 연구중심대학 총장회의를 개최한다.
이번 회의에는 미국 조지아공대, 덴마크공대, 이스라엘공대, 호주 퀸즈랜드 대학, 일본 동경공대, 싱가폴 난양공대, 말레이시아공대, 홍콩과기대를 비롯한 15개국 24개 해외대학 총장 및 부총장 등 30여명과 한양대, 한동대 총장, 국내 기업 및 협회관계자, 정부 관료 등 총 40여명의 국내·외 인사가 참석한다.
올해로 제3회째를 맞는 이번 회의는 세계를 선도하는 연구중심대학의 총장단과 국내 산·학·연·관의 리더들이 모여 21세기 연구중심대학이 나아가야 할 방향에 대해 심도 있는 토의를 진행한다.
서남표 총장의 개회사로 시작하는 이번 회의에는 이기준 한국과학기술 총연합회 회장이 축사를 할 예정이며 이주호 교육과학기술부 장관이 만찬사를 맡았다.
이번 회의는 ‘과학기술시대를 이끌어 갈 연구중심대학의 역할 : 기대와 성과’라는 주제 아래 덴마크 공과대학(Technical University of Denmark) 라스 팔레슨(Lars Pallesen)총장의 ‘21세기 차세대 글로벌시민 교육 : 글로벌 세계에서의 학생 유동성’, 미국 NASA 달과학기관(NASA Lunar Science Institute) 이본 펜들턴(Yvonne Pendleton) 연구소장의 ‘NASA 달과학기관과의 국제협력 기회’, 호주 퀸즈랜드대학(Queensland University of Technology) 마틴 실런스(Martin N. Sillence) 총장의 ‘차세대 연구대학에 필요한 장·단기 교직원 개발’ 등에 관한 주제발표와 토론으로 진행된다.
서 총장은 “이번 총장 회의는 과학기술시대를 이끌어 갈 연구 대학의 대표자들이 함께 모여 대학들에 주어진 도전 과제를 공유하고 해결방안을 모색해 인류의 더 나은 미래를 약속하는 계기가 될 것”이라고 말했다.
한편, 성공적인 회의 개최를 위해 현대자동차, 포스코, 삼성중공업 등 국내 굴지의 대기업에서 후원했다.
2010.10.06 조회수 18471 -
가상 암세포 실험을 통한 암 전이 핵심회로 규명
- 생체시스템 모델링 및 바이오시뮬레이션 연구의 새로운 가능성을 제시 -
우리학교는 바이오 및 뇌 공학과 조광현교수 연구팀이 IT와 BT의 융합연구인 시스템생물학 연구에 기반을 둔 ‘가상 암세포’ 실험을 통해 암 전이를 유발하는 핵심 분자회로를 규명했다고 14일 밝혔다.
이번 연구를 통해 알킵(RKIP)이 매개가 되는 암 전이 조절과정과 핵심회로가 규명됐다. 이로써 향후 이를 표적으로 하는 항암제 개발 등 IT를 이용한 생명과학 응용연구의 중요한 발판을 마련하게 됐다.
특히, 융합연구를 통해 생체시스템 모델링 및 바이오시뮬레이션 연구의 새로운 가능성을 제시하게 됐다.
상피세포가 중간엽세포로 변화하는 과정은 종양세포의 전이단계에서 일어나는 매우 중요한 과정이다. 이 과정의 주요 특징 가운데 하나는 세포 간 결합을 조절하는 단백질인 이카드헤린(E-cadherin)의 양이 급격히 줄어드는 것이다.
이카드헤린의 발현량은 어크(ERK)와 윈트(Wnt)가 포함된 다양한 신호전달경로에 의해 조절되는 것으로 알려져 있다. 하지만, 이들 신호전달경로는 다중결합 피드백회로에 의해 서로 복잡하게 얽혀 있어 실험적인 방법으로는 이들의 동역학 특성과 숨겨진 조절 메커니즘을 분석하는 것이 매우 어려운 것으로 여겨져 왔다.
조광현 교수 연구팀은 이에 대한 수학모형을 개발하고 대규모 컴퓨터시뮬레이션 분석을 통해 이들 결합 피드백회로의 복잡한 상호작용으로 인해 일어날 수 있는 다양한 생명현상을 규명했다.
또한, 어크에 의한 알킵(RKIP) 인산화와 스네일(Snail)에 의한 알킵 전사억제 과정으로 구성된 결합 양성피드백 회로가 임계점 이상의 자극세기에서만 이카드헤린이 급격하게 발현되도록 조절함으로써 외부 노이즈에 강건한 스위칭 동작을 유발한다는 것을 규명했다.
아울러 알킵이 스네일과 슬러그(Slug)의 발현을 억제함으로써 이카드헤린의 발현이 증가되고, 이 때문에 전이과정이 억제될 수 있음을 보였다.
지금까지 전이를 일으키는 종양세포에서 알킵의 발현이 현저하게 감소되었다는 많은 임상적 보고가 있었지만, 그 근본적인 메커니즘은 알려져 있지 않았다.
한편, 이번 연구는 교육과학기술부가 지원하는 한국연구재단의 도약연구사업과 기초연구실육성사업으로 수행됐으며, 연구결과는 순수 컴퓨터시뮬레이션 결과임에도 이례적으로 동물 또는 임상실험의 결과가 주로 게재되는 암 전문 학술지 ‘캔서 리서치(Cancer Research)’지 9월 1일자에 게재됐다.
<그림설명>암 전이과정을 조절하는 세포내 분자들 간의 다중결합 피드백 회로의 동역학 특성 및 조절메커니즘의 분석결과. 이 그림은 암 전이 조절회로에 대한 개념도와 시뮬레이션 분석에 사용된 방법 및 결과를 설명한 것이다.
A. 암 전이과정을 조절하는 세포내 주요 신호전달 네트워크의 예시.
B. 전자공학적 논리회로 분석기법을 이용해 암전이 조절회로를 정량적으로 모사하고 핵심 메커니즘을 분석하는 과정.C. 대규모 컴퓨터시뮬레이션 분석을 통해 알킵에 의해 매개되는 결합양성 피드백 회로가 노이즈가 주어지더라도 강건하게 이카드헤린의 스위칭 동작을 유발함을 보이는 예시.
<용어설명>
◯중간엽세포: 발생단계의 중배엽에서 기원된 결합조직세포로서 여러 다른 결합조직세포로 분화할 수 있는 능력이 있는 세포.
◯EMT: 상피세포가 중간엽세포로 변화하는 과정(Epithelial Mesenchymal Transition).
◯어크(ERK): 세포의 유사분열 신호를 전달하는 단백질의 한 종류.
◯윈트(Wnt): 세포의 유사분열 신호를 전달하는 단백질의 한 종류. 특히 배아의 발생단계에서 중요한 역할을 함.
◯이카드헤린(E-cadherin): 세포 접합에 중요한 역할을 하는 단백질의 한 종류.
◯알킵(RKIP): 유사분열 신호를 조절하는 단백질의 한 종류. 특히, 암의 전이과정에서 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있음.
◯스네일(Snail): 이카드헤린의 발현을 억제함으로써 암 전이 과정을 촉진시키는 역할을 하는 단백질.
◯분자회로: 세포내 유전자, 단백질 등의 분자간 상호작용을 나타낸 회로
◯상피세포: 동물의 몸 표면이나 내장기관의 내부 표면을 덮고 있는 세포
◯전이단계: 암이 다른 부위로 퍼지는 단계
◯다중결합 피드백회로: 피드백회로가 2개 이상 중첩된 구조
2010.09.14 조회수 19121 -
10nm대의 초미세 나노패터닝 新기술 개발
- 나노 레터스 誌 발표, 대면적 10nm대 나노패턴의 실용화 가능성 열어 -
복잡하고 다양한 10nm대의 고분해능 나노패턴을 대면적에 효율적으로 제작할 수 있는 기술이 국내연구진에 의해 개발되었다.
KAIST 정희태 교수가 주도한 이번 연구결과는 나노분야 세계적인 학술지인 ‘나노 레터스(Nano Letters)’에 온라인으로 최근 (8. 17) 게재되었다.
이번 연구는 교육과학기술부(장관 이주호)와 한국연구재단(이사장 박찬모)이 시행하는 ‘세계수준의 연구중심대학(WCU) 육성사업’과 ‘중견연구자지원사업 도약연구’의 지원을 받아 수행되었다.
정희태 교수 연구팀은 차세대 반도체, 디스플레이 및 나노전자 소자개발에 핵심기술인 10nm대의 고분해능 패턴을 원하는 모양과 크기로 쉽게 대면적에 제작할 수 있는 기술을 개발하였다.
연구팀은 전압차를 이용하여 아르곤(Ar) 입자를 가속시켜, 원하는 목적층에 물리적 충격을 줌으로써 목적층의 물질을 제거하는 이온충격(ion-bombardment) 공정 중에서 나타나는 2차 스퍼터링 (secondary sputtering)이라는 현상을 적용하였다.
이 현상은 이온충격(ion-bombardment)으로 물리적 식각을 할 때 목적층의 물질이 다양한 각분포로 이탈하여 마스크 패턴의 옆면에 흡착하는 현상을 이용한 것으로서, 선 모양, 컵 모양, 가운데가 비어있는 실린더(Hole-cylinder) 모양, 삼각 터널(triangle tunnel) 등 다양한 모양을 가지며, 최대 종횡비(high-aspect-ratio) 20까지 높이를 간단하게 제어할 수 있다.
이렇게 제작된 패턴은 웨이퍼, 유리기판, 쿼츠(Quartz), 금속판 뿐만 아니라 PET필름과 같은 플렉서블 기판에서도 공정이 가능하기 때문에 범용적으로 사용되어 질 수 있다.
연구팀은 투명한 쿼츠셀 위에 금 선 패턴을 제작하여 ITO기판을 대체할 수 있을 만큼 높은 성능을 갖는 투명전극을 제작하여 태양전지에 응용함으로써 다양한 광학/전기적 나노소자에 응용할 수 있음을 보였다.
동 연구는 기존의 리소그라피기술로 제작된 패턴의 해상도를 능가하는 10nm급 패턴을 제작할 수 있는 신기술로 거의 모든 금속(금, 은, 알루미륨, 크롬)과 무기물(ZnO, ITO, SiO2)에 적용가능하며, 기존의 패터닝 방법과 비교하여 낮은 공정비용과 간단한 실험공정으로 고해상도 패턴을 대면적에 균일하게 제작할 수 있다는 장점이 있다.
정희태 교수는 “10nm급의 고해상도 미세패턴 제작기술은 미래산업 전반에 걸쳐 매우 중요한 기술군으로, 그동안 나노분야에서 극복해야 할 핵심과제였습니다. 본 연구는 이러한 문제점을 비교적 간단한 방법으로 극복하고 향후 태양광 발전, 반도체 및 바이오소자의 효율증대에 적용가능한 기술”이라고 연구의의를 설명하였다.
2010.09.08 조회수 18592 -
양지원 교수 연구단, 글로벌프론티어 연구개발사업선정
우리학교 생명화학공학과 양지원 교수가 단장으로 있는 연구단이 교육과학기술부에서 주관하는 "글로벌프론티어 연구개발사업"에 선정됐다.
이번에 선정된 연구단 및 단장은 "혁신형 의약바이오 컨버전스기술"의 김성훈 교수(서울대학교), "탄소순환형 차세대 바이오매스 생산,전환기술"의 양지원 교수(KAIST), "현실과 가상의 통합을 위한 인체감응 솔루션"의 유범재 박사(KIST)이다.
각 연구단들은 2010년도부터 향후 9년간 연간 100~300억원 규모의 연구비를 지원(2010년에는 각각 50억원 내외 지원)받아 세계 최고 수준의 기초·원천기술을 확보하기 위한 연구를 수행하게 된다.
양 교수가 연구를 하게 될 "탄소순환형 차세대 바이오매스 생산/전환기술"은 자연계 순환 전 과정에서 광합성에 의해 생성된 바이오매스로부터 사회 전반에 필요한 연료와 소재를 친환경적으로 생산하는 지속가능한 기술 개발을 목표로 한다.
또 산업시설에서 배출되는 CO2를 공장 굴뚝에서 직접 바이오매스 생산에 활용하여 이산화탄소를 산소로 전환하고, 이렇게 생성된 바이오매스를 이용하여 연료 및 소재를 생산한다.
교육과학기술부는 앞으로 최종 선정된 3개 연구단별로, 기 수행된 1,2차 평가결과를 반영하여 사업단별로 충실한 보완기획을 실시한 후 9월부터 연구에 착수할 예정이다.
한편, 글로벌프론티어 연구개발사업은 세계 최고 수준의 기초·원천연구를 수행하는 연구 거점 구축 및 원천기술 확보하여 기초,원천기술 강국으로 도약하고, 2021년까지 총 15개 연구단 을 지원, 5개 이상의 세계 최고 수준의 연구그룹 육성 및 원천기술을 확보하는 것이다.
2010.08.23 조회수 17641