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김봉수 교수팀, 초탄성 무결점 금속나노선 개발
화학과 김봉수 교수팀은 차세대 3차원 메모리 소자의 대량생산이 가능한 새로운 초탄성․무결점 금속 나노선(nanowire)을 개발했다. 이는 촉매없이 금속 나노선을 기판위에 손쉽게, 원하는 형태로 성장(epitaxial growth)시킬 수 있는 원천기술이다.
교육과학기술부(장관 안병만)는「21세기 프론티어연구개발사업」나노소재기술개발사업단(단장 서상희 박사)의 지원을 받은 KAIST 김봉수 교수 연구팀이 초탄성․무결점의 단결정 금속 나노선을 개발 하는데 성공했다고 18일 밝혔다.
지난 2004년 MIT 선정 10대 유망기술에 선정된 바 있는 나노선(nanowire)은 단면 지름이 수십에서 수 나노미터(1nm = 10억분의 1m) 정도인 극미세선으로, 트랜지스터, 메모리, 센서 등 첨단 전기전자 소자를 개발하는데 핵심적인 미래기술이다.
기존의 반도체 나노선은 정렬된 성장(epitaxial growth)이 가능했으나 금, 팔라듐 등 금속 나노선의 경우에는 적절한 촉매가 없어서 이러한 정렬된 성장을 실현하기 어려웠다.
KAIST 김봉수 교수 연구팀은 증기의 양, 온도, 압력 등을 최적으로 조절함으로써, 촉매 없이 금, 팔라듐, 및 금팔라듐 합금 나노선을 원하는 대로 방향성 있게 성장시키는 데 세계 최초로 성공하였다. 또한, 어떠한 물질이라도 기판 위에 씨앗 결정을 형성하기만 하면 잘 정렬된 나노선으로 성장시킬 수 있다는 사실을 밝혔다.
※ 질병을 일으키는 병원균의 DNA 농도에 따라 금나노선에 부착되는 금입자의 갯수가 달라짐(이 금입자의 갯수로 부터 병원균의 갯수를 검출) (스케일바 : 20 nm)
KAIST 화학과 김봉수 교수는 “이 기술을 한 단계 더 발전시켜 기판 위에 씨앗을 원하는 위치에 놓을 수 있다면, 나노선의 위치 및 방향을 마음대로 제어할 수 있게 되기 때문에, 차세대 3차원 메모리 소자의 대량생산이 가능해져 세계 메모리 산업에서 선도적 위치를 차지할 수 있을 것으로 기대된다.”고 밝혔다.
한편 이번 연구결과는 나노 분야의 세계적 권위지인 나노레터스(Nano Letters)지 1월 6일자 온라인 속보판에 소개되었으며, 현재 미국 및 독일 등에 특허 출원중이다.
[그림 1] 사파이어 기판 위에 수직으로 성장한 완전 단결정 금 나노선
이번에 개발된 기술을 통해 성장된 나노선은 초탄성(超彈性)․무결점 뿐만 아니라 완벽히 깨끗한 표면을 가지고 있다는 특징이 있어, 나노크기의 탄성에너지 저장장치, 나노안테나, 질병진단용 메디컬 센서 등 새로운 기술분야에 다양하게 응용가능하다.
[그림 2] 금 나노선을 이용한 질병진단 센서 (예)
2010.01.18 조회수 23480 -
양승만 교수, 액체 방울을 이용한 초소형 인조곤충눈 구조 제조
- 초정밀 극미량 물질 인식센서로 활용 - 네이처 포토닉스에서‘미세패턴기술-광자돔’이라는 제목의 하이라이트로 소개
곤충 및 갑각류 등의 눈은 포유류의 눈과는 달리 수백~수만개의 홑눈(또는 낱눈)이 모여 생긴 겹눈 구조를 갖고 있다. 각각의 홑눈은 투명한 볼록렌즈로서 빛을 모아 명암, 색깔(파장)과 같은 빛 정보를 뇌에 전해 주며 뇌에서 전달된 정보를 재조합하여 사물을 감지한다. 각 홑눈은 육방밀집구조로 서로 빈틈없이 배열되어 돔 형태의 겹눈 표면을 메우고 있다. (파리와 잠자리의 눈 사진참조)
생명화학공학과 양승만 교수의 광자유체집적소자 창의연구단은 다양한 기능을 갖는 나노입자를 제조하고 이들 입자들이 스스로 조립되는 자기조립 원리를 규명하는 연구를 수행하여 실제 곤충눈의 수백분의 일 크기의 초소형 인조겹눈구조를 실용적으로 제조할 수 있는 방법을 최근 개발했다.
이 연구결과는 최근 국제적 저명학술지인 어드밴스드 머티리얼스(Advanced Materials) 誌 10월호 표지논문(cover paper)으로 게재 됐으며 인조곤충눈 구조의 실용성을 구현하는데 크게 기여한다고 인정받아 특별히 주목해야할 논문(Advances in Advance)으로 선정됐다.
특히, 네이처 포토닉스(Nature Photonics)지는 10월호에서 양 교수팀 연구의 중요성과 응용성에 주목하여 이 연구결과를 "미세패턴기술-광자돔(Micropatterning–Photonic domes)"이라는 제목으로 "뉴스와 논평(News & Views)"란에 하이라이트로 선정하여 비중있게 게재했다.
지난 20여 년 동안 곤충눈, 오팔, 나비날개 등 빛정보를 처리할 수 있는 자연계에 존재하는 구조를 인공적으로 제조하기 위한 연구가 많은 과학자들에 의하여 시도되어 왔으나, 실용적인 구조를 얻는 데에는 한계가 있었다. 양 교수팀은 2006년부터 교육과학기술부의 ‘창의적연구진흥사업’으로부터 지원을 받아 초소형 인조곤충눈 구조를 실용적으로 제조할 수 있는 기술을 확보하기 위한 연구를 수행해 왔다.
Nature Photonics지 10월호가 하이라이트로 선정하여 주목한 양 교수팀의 이번연구에서는 실제 곤충눈 크기의 수백분의 일 정도로 초소형이며 균일한 크기와 모양을 갖는 인조곤충눈 구조를, 크기가 수십 마이크로미터인 균일한 기름방울을 이용하여 성공적으로 제조하여 규칙적으로 배열하였다. 특히 주목할 것은 제조공정이 손쉽고 빠른 나노구슬의 자기조립 원리를 이용한 점이다.
우선 크기가 수백 나노미터인 균일한 유리구슬(낱눈렌즈)을 물속에 분산시킨 후, 크기가 수십 마이크로미터인 균일한 기름방울을 주입하고 물-기름-유리구슬 사이의 표면화학적 힘의 균형을 유지시키면 유리구슬이 물과 기름방울 사이의 경계면으로 이동한다. 그 후 물-유리-기름방울의 혼합물을 기판 위에 뿌리면 기름방울이 반구의 돔 모양으로 변형되고 유리구슬렌즈는 저절로 기름방울 표면 위에 촘촘히 육방밀집구조로 배열하게 된다 (전자현미경사진 참조). 이 때 자외선을 기름방울에 쪼여서 고형화시킴으로써 종래에 수십 시간이 소요되는 인조곤충눈 조립공정을 불과 수분 만에 제조할 수 있다.
수 천개의 미세렌즈가 장착된 돔 구조의 초소형 인조곤충눈은 인간의 눈에 비해 시야각이 넓고 빛을 모으는 능력도 매우 높다. 따라서, 환경의 미세한 변화를 감지할 수 있는 능력을 보유하므로 신약개발을 비롯하여 극미량의 물질을 인식할 수 있는 초고감도 감지소자를 요구하는 다양한 분야에 응용될 수 있다.
특히 최근에 신약개발 등 바이오 산업의 실용화에 사용되고 있는 극미량의 시료를 처리할 수 있는 반도체칩 규모의 실험실인 랩언어칩(Lab on a Chip)에 초소형 인조곤충눈을 도입할 경우 높은 정밀도를 갖는 물질 감지소자로 활용될 수 있다.
이러한 인조곤충눈 구조는 세계적인 연구그룹들이 활발히 개발 중이며 최근에 수 밀리미터 크기의 실제 곤충눈 크기의 인조곤충눈은 보고된 바 있다. 그러나, 본 연구의 결과는 초소형 인공곤충눈 구조를 자기조립법으로 만든 최초의 사례로서 이 분야의 국제경쟁에서 우위를 확보하는데 필요한 핵심요소다.
2009.10.06 조회수 27167 -
10월의 과학기술자에 우리학교 김승우 교수 선정
이달의 과학기술자상 10월 수상자에 우리학교 기계공학과 김승우 교수 선정
- 플라즈모닉스 나노 광기술을 적용한 초소형 극자외선 레이저 기술 개발 -
교육과학기술부(장관 안병만)와 한국연구재단(이사장 박찬모)은 극초단(1000조 분의 1초) 펄스 레이저를 기반으로 한 최첨단 광계측 원천기술을 선도적으로 개발하여 학문 발전에 기여한 공로로 우리학교 기계공학과 김승우 교수(金承佑 54세)를 ‘이달의 과학기술자상’ 10월 수상자로 선정하였다.
김승우 교수는 지난 20년간 KAIST에서 초정밀 광계측(超精密 光計測) 연구의 일환으로, ▲절대거리 측정 기술, ▲신개념 고안정도(高安定度) 레이저 광원, ▲플라즈모닉(Plasmonic) 나노광학과 같은 최첨단 광계측 원천기술 개발과 실용화에 꾸준히 매진해왔다.
또한 1999년부터 9년간 교육과학기술부와 한국연구재단이 추진하는 ‘리더연구자지원사업 창의적 연구’의 지원으로, 10-9 상대불확도 극초정밀 위치결정 계측 제어 기술을 연구하였고, 그 후 도약연구지원사업, 우주원천 기초기술사업에 참여하여, 플라즈모닉 기반 극자외선 레이저 개발과 같은 고안정도 레이저 광원을 개발하였다.
그리고 이를 활용하여 우주의 신개념 원거리(수 km ~ 수천 km 이상) 측정기술을 본격적으로 개발하고, 2007년부터는 KAIST에서 중점적으로 추진하는 ‘KAIST Institute’사업의 일환으로, KAIST 광기술 연구소를 창립하여, △물리 △화학 △기계 △바이오 등 전 학문 분야의 교류를 통한 융합 기술 연구에도 주력하고 있다.
특히 김승우 교수는 현재 측정 기술의 기술적 한계를 넘어선, 세계적으로 인정받는 차세대 기술을 개발하였다.
2009.10.05 조회수 16043 -
유룡 교수, 나노판상 제올라이트 촉매 물질 합성 성공
화학과 유룡(54)교수가 특수한 계면활성제 분자와 실리카를 조립하는 새로운 방법으로 세계 최초로 2나노미터(nm) 극미세 두께의 나노판상형 제올라이트 촉매 물질을 합성하는데 성공했다.
이 연구결과는 세계 최고 권위의 과학저널인 ‘네이처(Nature)지’ 10일자에 게재됐으며, 이 논문은 세계 과학계에서 저자의 위상과 연구결과의 과학적 중요성을 인정받아 네이처 인터뷰 기사로 소개되는 영예를 얻었다.
이번에 합성된 제올라이트는 2nm두께의 판상으로, 제올라이트 물질에 대해 이론적으로 예상할 수 있는 최소 두께다. 또한 이렇게 얇은 두께임에도 불구하고, 이 물질은 섭씨 700도의 고온에서도 높은 안정성을 나타냈다.
연구를 주도한 유교수는 “이처럼 극미세 두께의 제올라이트 물질은 분자가 얇은 층을 뚫고 쉽게 확산할 수 있기 때문에 석유화학공정에서 중질유 성분처럼 부피가 큰 분자를 반응시키는 촉매로 사용될 수 있다. 특히 이 제올라이트 촉매는 메탄올을 가솔린으로 전환시키는 화학공정에서 기존의 제올라이트 촉매에 비해 수명이 5배 이상 길어, 촉매 교체 주기를 연장시킬 수 있기 때문에 경제효과가 매우 높다.”라고 연구의의를 설명했다.
이번 연구결과는 앞으로 대체에너지 자원개발과 녹색성장에 적합한 친환경 고성능 촉매 개발연구에 직접적으로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
유교수팀이 독창적으로 설계한 계면활성제 분자는 머리 부분에 제올라이트 마이크로 기공(micropore)유도체를 포함하여 제올라이트 골격의 형성을 유도하고, 꼬리 부분에 긴 알킬(alkyl) 그룹이 연결되어 제올라이트의 마이크로 기공보다 더 큰 메조 기공(mesopore)을 규칙적으로 배열할 수 있도록 했다.
이러한 독창적인 물질 설계는 제올라이트 합성 메커니즘에 대한 과학적 지식을 넓히는 획기적인 연구 결과로서, 향후 다양한 구조의 다른 물질을 합성하는 새로운 분야를 개척한 선구적인 성과라고 평가할 수 있다.
유교수는 2000, 2001년에 국내 최초로 2년 연속 ‘Nature’지에 메조다공성 실리카와 메조다공성 탄소에 대한 논문을 게재했고, 2003년과 2006년에 ‘Nature Materials"지에 고분자-탄소 복합물질과 메조다공성 제올라이트에 관한 논문을 게재한 후, 이번에 세 번째로 ’Nature"지에 책임저자(교신저자)로 논문을 게재하는 쾌거를 올렸다. 이것은 국내 과학자도 세계 과학을 선도하는 그룹의 반열에 올랐다는 것을 의미하며, 우리나라 과학의 우수성을 전 세계에 알리는 기회가 됐다.
이 연구는 교육과학기술부(장관 안병만)와 한국연구재단(이사장 박찬모)이 추진하는 ‘국가과학자지원사업’의 지원을 받아 이뤄졌다. 또한 교육과학기술부와 한국연구재단이 추진하는 ‘세계수준의 연구중심대학(WCU, World Class University)육성사업’과 나노기술육성사업(나노팹사업)에 따른 결실이다. 이번 연구에서 유 교수팀은 KAIST 부설 나노팹센터와 테라사키교수 연구팀의 협조로, 전자현미경을 통해 물질의 세부구조를 분석하였다. 특히 나노팹의 높은 기술력은 연구시간을 최대로 단축시켜 단시간에 훌륭한 연구 성과를 도출할 수 있도록 했다.
2007년 국가과학자로 임명된 유교수의 주도 하에, KAIST 최민기 박사, 나경수연구원(화학과 박사과정), 김정남연구원(화학과 박사과정)이 연구를 수행하고, 분해능이 높은 현미경 사진으로 구조를 확인하기 위해 스웨덴 스톡홀름대학교의 오사무 테라사키 교수와 야수히로 사카모토 박사가 추가로 참여했다. 테라사키 교수는 현재 스웨덴 스톡홀름대학교 석좌교수로, WCU사업의 지원을 받아 올해부터 KAIST EEWS(Energy, Environment, Water and Sustainability)학과에 겸임교수로 재직하고 있다.
이번 연구결과는 세계 수준의 연구중심대학과 세계적인 나노과학기술 육성을 위한 정부의 지원으로, 우리나라 과학기술의 수준을 한 단계 발전시킨 결과로서, 국내 기술력과 해외 우수 연구자들의 연구능력과 기술력을 통합한 국제공동연구의 모범사례로 평가된다.
2009.09.10 조회수 25770 -
KAIST, 과학기술의 사회통합을 위한 국제 학술회의 개최
- 오는 20일(목)부터 4일간‘ICISTS-KAIST 2009’ 개최
우리대학은 순수 비영리 학생단체인 ICISTS가 미래 과학기술의 전망을 예측해보고 토론하는 ’아이시스츠-카이스트 2009(ICISTS-KAIST 2009)‘를 오는 20일(목)부터 4일간 개최한다.
ICISTS-KAIST는 사회 속에서 접하고 있는 과학기술을 전문가와 대학생이 다양한 관점에서 토론할 수 있도록 마련한 자리다.
사회와 과학은 서로 상호적인 관계임과 동시에 생활 모든 곳에 녹아 있음에도 불구하고, 사회 속의 과학은 일부만이 공부하는 학문이라는 오명을 가지고 무관심으로 일관 되어왔다. 이러한 과학과 사회의 괴리를 느낀 KAIST학생들이 주체가 되어 ‘과학기술의 사회통합을 위한 국제 학술회의(International Conference for the Integration of Science and Technology into Society, ICISTS)’란 뜻의 ICISTS를 2005년 설립했다. 그 해 7월, 아시아에서는 최초로 대학생을 대상으로 하는 과학기술분야 국제 컨퍼런스 ‘ICISTS-KAIST 2005’를 성공적으로 주최한바 있다.
학술회의 관계자는 “과학기술에 정통한 전세계의 과학자들은 물론, 다양한 분야의 전문가를 초빙하여 그들의 높은 안목을 이해하고 의견을 교류함으로써 참가자 자신의 시야를 넓힐 수 있으며, 이를 통한 국제적인 인적, 지적 네트워크 형성은 미래 글로벌 리더의 초석이 될 것”이라고 말했다.
이번행사는 ‘Powered by Diversity, Harnessed by Unity‘주제아래 박찬모 한국연구재단 이사장이 기조연설자로 초청됐으며, 기후 변화(Climate Change), 인간과 컴퓨터의 상호작용(Human-Computer Interaction, HCI), 나노와 의료기술(Nano Clinic) 등에 대한 워크숍을 연다. 연사들의 강연을 듣는 것 외에도 연사와 학생이 주제와 관련된 주요 이슈들에 관해 토론하는 시간과 실제로 어떻게 응용되는지 확인 해보는 현장견학(Field Trip), 학생들이 함께 새로운 결과물을 내는 팀 프로젝트(Team Project) 등 보다 적극적으로 학생들이 참여할 수 있는 장이 준비되어 있다.
‘기후변화(Climate Change)’ 워크숍에서는 기후 변화를 다양한 과학적 관점에서 해석해보며, 향상된 기후 모델링 시스템의 필요성에 대해 알아본다. 또한 이 문제를 해결하기 위한 산업계와 정치계의 노력에는 어떤 것들이 있는지 짚어 본다. 주요 초청연사로는 옥스퍼드 대학 미래학자인 레이 하먼드(Ray Hammond), MIT의 진 마이클 캠핀(Jean_Michel Campin), 도쿄대 마사히로 와타나베(Masahiro Watanabe)등이 있다.
‘인간과 컴퓨터의 상호작용(Human-Computer Interaction, HCI)‘ 워크숍에서는 HCI의 현주소를 기업 제품 개발과 최근 이루어지고 있는 연구 등의 다양한 관점을 통해 살펴보고, HCI의 미래를 전망한다. 이를 통해 참가자들에게 HCI의 중요성을 환기시킨다. 키보드 입력 솔루션 개발 회사 모비언스 CEO 안재우 대표, 서울대 서진욱 교수, 한국 디자인학회 회장이자 KAIST 이건표 교수가 주요연사다.
‘나노와 의료기술(Nano Clinic)’ 워크숍에서는 나노 바이오 테크놀러지의 개념을 명확히 하고, 의료진단과 치료방법에 관해 현재 진행되고 있는 연구들을 살펴보고 잠재적인 나노 기술의 독성에 대해 토론한다. 주요연사로는 하버드 의대 윤석현 교수, 인도 나노 과학회의 창시자 알록 다완(Alok Dhawan), 포항공대 한세광 교수 등이 있다.
이 학술회의는 매년 세계 여러분야 전문가들이 강연하며 44여개국 200여명의 대학생들의 만남의 장으로 미래의 클로벌 리더들을 연결하는 네트워크다. KAIST ICISTS(‘International Conference for the Integration of Science and Technology into Society)가 주최하고 KAIST와 교육과학기술부가 후원한다.
2009.08.20 조회수 23660 -
박찬범 교수팀, 펩타이드 자기조립기술을 이용하여 전도성고분자 나노선/나노튜브 개발
- 화학분야 저명 국제학술지 안게완테 케미지 최근호 게재
우리대학 신소재공학과 박찬범(40) 교수와 유정기(28) 연구원이 자연계의 펩타이드 자기조립기술을 이용, 전도성고분자 나노선과 나노튜브 소재를 개발했다. 관련 논문은 독일에서 발간되는 세계적인 학술지인 안게완테 케미(Angewandte Chemie)지 최근호 (6월 15일자)에 게재됐으며, 나노기술과 생명과학분야의 창의적인 융합을 통해 새로운 나노소재를 개발하는데 크게 기여했다는 평가를 받았다.
펩타이드나 단백질은 20여가지 아미노산의 조합을 통해 다양한 3차원 구조를 형성할 수 있으며, 이들은 기존의 재료에서는 볼 수 없었던 매우 우수한 물성과 다양한 기능을 가지는 장점이 있다.
朴 교수 연구팀은 두 개의 아미노산으로 구성된 매우 단순한 펩타이드 (peptide)를 수만 개 이상 스스로 조립시켜 머리카락의 약 천분의 일 정도 두께를 가진 긴 나노선을 형성하고, 여기에 대표적인 전도성 고분자 물질인 폴리아닐린 (polyaniline)을 얇게 코팅하여 누드김밥처럼 코어(Core)/쉘(Shell) 구조를 가진 전도성 나노선을 제조했다. 코어/쉘 형태의 나노선은 일반 전선과는 반대로, 바깥쪽으로만 전류가 흐르는 특성을 가지고 있다. 朴 교수팀은 이렇게 형성된 전도성 나노선의 펩타이드 코어부분을 선택적으로 제거하여 폴리아닐린으로만 구성된 전도성 나노튜브 (채널직경 약 1/5000 mm)를 제조하는 데 성공했다.
화학물질들이 레고(Lego) 장난감처럼 스스로 조립하여 3차원 구조체를 만드는 것은 모든 생명현상의 근간이 될 뿐만 아니라, 최근 들어서는 나노소재를 개발하는 주요기술들 중의 하나로 각광받고 있다. 특히 朴 교수팀의 연구에서 사용한 펩타이드는 알츠하이머병 등 각종 퇴행성 신경질환의 발병과도 밀접한 연관성을 가진 섬유상 구조의 아밀로이드 플라크(amyloid plaque)로부터 유래되어 펩타이드의 자기조립 현상에 관한 연구는 의학적 측면에서도 중요성이 매우 크다.
전도성 고분자를 나노크기의 구조로 제조할 경우 그 전기적 특성이 대폭 향상되기 때문에 이번에 개발된 전도성 고분자 나노선/나노튜브 소재는 차세대 태양전지, 각종 센서/칩 개발 등에 응용이 가능할 것으로 예상되며, 향후 나노-바이오 융합분야에서 국가 과학기술 경쟁력 제고에 기여할 것으로 기대된다.
朴 교수팀은 2008년도부터 교육과학기술부의 ‘국가지정연구실사업’으로부터 지원을 받아 다양한 형광색상(RGB)을 가진 나노튜브, 연잎처럼 물에 젖지 않는 펩타이드 소재, 식물의 광합성을 모방한 인공광합성 재료 등 새로운 기능을 가진 바이오소재를 개발하기 위한 연구를 수행해 왔으며, 해외 저명학술지들로부터 크게 주목받는 연구 성과들을 발표하고 있다 (http://biomaterials.kaist.ac.kr).
2009.06.16 조회수 20698 -
과학기술위성 2호 우주로
- 나로와 위성 조립 점검, 7월 발사준비 돌입 - 과학기술위성사업의 확대를 통해 “저비용 고효율” 사업 창출
우리대학(총장 서남표)은 6월12일(금) 오전 10시 인공위성연구센터에서 서남표 총장을 비롯한 전임 인공위성연구센터 소장 이었던 최순달, 임종태, 김형명 교수와 명로훈 인공위성연구센터 소장 등이 참석한 가운데 과학기술위성 2호 출범식을 개최하였다. 이번 출범식을 시작으로 오는 7월 30일에 발사예정인 과학기술위성 2호는 2002년 시작한 위성발사체 개발사업의 결실이며, 우리나라 우주개발사에 큰 획을 긋는 역사적인 성과이다.
과학기술위성 2호는 한반도 남쪽에서 위치한 나로우주센터에서 우리 발사체인 나로에 실려 우주공간으로 날아가게 된다. 위성 운송 후 , 한국항공우주연구원과 우리대학의 인공위성연구센터 위성발사준비팀은 나로우주센터에서 한국 최초 우주발사체 ‘나로(KSLV-I)’상단부와 과학기술위성 2호의 조립 및 점검을 포함한 일련의 발사준비 업무에 들어가게 된다.
7월 초순까지 발사체 상단부와의 기계적 조립, 전기적 접속, 기능점검 및 성능확인 작업이 모두 완료되면, 과학기술위성 2호는 발사대기 단계에 들어가게 된다.
교육과학기술부의 지원으로 지난 2002년 10월부터 한국항공우주연구원, 카이스트 인공위성연구센터, 광주과학기술원 등이 공동개발했다. 또한, 우리대학의 인공위성연구센터는 1989년에 설립되었으며, 우리나라 최초의 위성인 우리별 1호, 우리별 2호를 시작으로 우리별 3호를 통하여 순수 독자위성 개발의 꿈을 실현하였고, 2003년에는 우리나라 최초의 천문우주관측위성인 과학기술위성 1호를 성공적으로 개발하여 운용한 바가 있다.
서남표 총장은 인사말에서 “우리대학의 소형위성개발 프로그램인 과학기술위성사업은 적은 재원으로 다양한 지구과학 및 우주과학의 연구와 핵심기술의 우주검증을 수행할 수 있는 ”저비용 고효율“이라는 가장 큰 장점을 지니고 있으며, 이러한 사업의 확대를 통해 독자적인 기술개발과 세계적인 연구성과가 만들어 질 수 있도록 국가적인 측면에서의 정책적인 배려와 지원이 절실히 필요하다“ 라고 소감을 밝혔다.
과학기술위성 2호 출범식
2009.06.12 조회수 18647 -
조광현 교수, 생명과학의 오랜 수수께끼에 대한 새로운 해답 제시
- 시스템 생물학 연구를 통한 생명과학의 한계 극복, 중요한 BIT연구사례
바이오및뇌공학과 조광현 교수 연구팀(제1저자 김동산, 참여연구원 월터콜치)은 컴퓨터시뮬레이션을 통해 세포내 하나의 신호전달경로가 어떻게 다양한 세포반응을 유발하는지에 대한 새로운 해답을 제시했다.
이번 연구는 특히 BT에 IT를 접목시킨 시스템생물학(Systems Biology) 연구를 통해 기존 생명과학의 한계를 극복한 중요한 BIT 융합연구사례로 평가된다. 우선 기존의 다양한 실험조건 하에서 산발적으로 축적된 데이터를 IT를 이용해 효율적으로 집대성하였다. 그리고 이를 기반으로 대규모 컴퓨터시뮬레이션을 수행하고 시스템생물학 관점의 통합분석 작업을 시도함으로써 복잡한 생명현상 이면의 숨겨진 설계원리를 밝혀냈다.
NF-kB 신호전달경로는 세포의 성장, 분열, 사멸을 조절하고, 면역과 염증반응 등 매우 다양한 세포반응에 관여하는 것으로 알려져 있다. 그러나 하나의 NF-kB 신호전달경로를 통해 어떻게 다양한 세포반응이 유도되는지에 대한 핵심 메커니즘은 오랫동안 수수께끼로 남아있었다.그 원인은 NF-kB 신호전달경로가 매우 복잡한 조절관계에 얽혀 있어서 동역학적 특성을 직관적으로 이해하기 어려웠기 때문이다. 또한 많은 실험들이 특정 조건에서 관측된 단면만을 보여주기 때문이었다.
조광현교수 연구팀은 산발적 실험데이터를 집대성하여 확률모델을 개발했고, 대규모 컴퓨터시뮬레이션 작업을 반복 수행했다. 그 결과 NF-kB 신호전달네트워크의 IkB알파와 IkB엡실론이 기하학적으로 동일한 형태의 음성피드백회로를 형성하고 있음에도, IkB알파는 핵내 NF-kB 신호패턴의 주파수와 진폭을 조절하는 역할을 수행하는 반면, IkB엡실론은 이러한 NF-kB 신호의 무작위적 변화를 유발하는 특성이 있음을 알아냈다. 그리고 이러한 상동체(paralog)가 형성하는 중첩된 음성피드백회로의 복합적 작용이 결국 세포반응의 다양성을 유도하는 핵심 메커니즘이라는 것을 밝혀냈다.
이 연구는 교육과학기술부 지원 연구사업의 일환으로 수행됐고, 연구결과는 지난 7일, 실험생물학계 권위지 ‘파셉저널 (The FASEB Journal)’ 온라인판에 게재됐다. 전통적 실험생물학 저널에 컴퓨터시뮬레이션만으로 수행된 연구결과가 게재된 것은 매우 이례적인 일이다. 생명과학연구의 전통적인 방식을 벗어나 IT와의 융합연구를 통해 기존의 난제에 대한 새로운 해답을 찾을 수 있음을 보여주는 사례로 평가되고 있다.
조광현 교수는 전기전자공학을 전공하고 국내 최초로 IT의 BT응용으로서 시스템생물학 분야를 개척해오며 지금까지 95편의 국제저널논문을 발표했다.
2009.05.14 조회수 18170 -
나정웅, 최병규교수, 한국 공학상 수상자 선정
우리학교 나정웅(羅正雄, 68세) 전자전산학과 명예교수와 최병규(崔炳奎, 60세) 산업 및 시스템 공학과 교수가 제8회 "한국공학상" 전자분야와 산업공학분야 수상자로 각각 선정됐다.
나정웅 교수는 전자파의 공진산란을 실험적으로 발견하고, 이 원리를 사용한 지하 100여m 깊이에 직경 2m 정도의 땅굴을 찾을 수 있는 시추공 전자파 레이더를 개발하여 휴전선의 제 4땅굴 발견 등 다수의 업적으로 수상하게 됐다.
CAM(Computer Aided Manufacturing)기술은 IT기술을 제조에 접목하여 제조경쟁력을 높일 수 있는 기반기술을 의미하는데, 최병규 교수는 주로 기계가공 및 제조시스템운영의 자동화, 정보화, 지능화에 관한 기술 개발에 주력했고, SWEEP® 개발(1989년), 대형 선박 프로펠러 가공시스템 개발(1992년), Soft-Master® 개발(1992년) 등 컴퓨터원용제조(CAM) 시스템 기술 연구개발한 업적으로 수상하게 됐다.
이번 수상자는 지난해 7월에 공고하여 수상후보자로 추천된 국내 정상급 과학자 22명을 대상으로 1차 세부분야 심사, 2차 분야별 심사를 거쳐 과학기술계 인사 17명으로 구성된 종합심사위원회에서 최종 확정됐다.
한국공학상은 1994년 제정되어 격년으로 시행하고 있으며, 현재까지 전기, 기계, 화학, 토목 등 공학분야에서 총 21명이 배출되었으며, 교육과학기술부와 한국과학재단은 “한국공학상 시상제도를 통해 과학기술자들의 사기 진작은 물론 뛰어난 연구 성과를 낼 수 있는 분위기를 조성해 나가고 있다”고 밝혔다.
2009.03.19 조회수 20654 -
조광현 교수, 컴퓨터시뮬레이션 통해 세포 조절회로의 숨겨진 메커니즘 규명
바이오및뇌공학과 조광현(曺光鉉, 38) 교수 연구팀이 컴퓨터시뮬레이션을 통해 세포의 증식과 분화 조절회로에 숨겨진 동역학 메커니즘을 규명하였다. 연구결과는 세포생물학계의 권위지인 저널오브셀사이언스(Journal of Cell Science)지 21일자 온라인판에 표지논문(Cover Paper)으로 선정, 출판되었다.
이번 연구는 특히 수학 모델과 컴퓨터 시뮬레이션을 이용해 세포내 복잡한 메커니즘을 해석해 내고 이를 생화학실험을 통해 재차 검증함으로서 완성되었다. 이는 IT를 BT에 접목시킨 시스템생물학(Systems Biology) 연구를 통해 기존 생명과학의 한계를 극복한 중요한 BIT 융합 연구사례로 평가된다.
세포내 어크(ERK) 신호전달경로는 세포의 증식과 분화를 조절하는 주요 회로로 알려져 왔으며, 최종단의 인산화된 어크 단백질의 시간에 따른 농도변화 프로화일은 세포의 운명을 결정하는 핵심인자로 여겨져 왔다. 그러나 이 회로의 복잡한 동역학적 특성으로 인해 조절메커니즘은 아직껏 잘 밝혀지지 않았다. 曺 교수 연구팀은 어크 신호전달경로 가운데 라프(Raf) 단백질의 신호를 선택적으로 차단하는 알킵(RKIP) 단백질이 매개하여 형성하는 양성피드백과 어크에서 에스오에스(SOS)로 이어지는 신호에 의해 형성되는 음성피드백이 최종 어크 단백질의 동역학 패턴을 결정짓는 주요 조절회로임을 규명해 냈다. 특히 양성피드백은 이 신호전달과정이 외부노이즈에 둔감하도록 스위칭동작을 유발하고 음성피드백은 어크 프로파일의 진동현상을 유발함으로써 다이나믹한 동역학 특성이 결정됨을 밝혀냈다. 이러한 컴퓨터 시뮬레이션 분석결과는 공동연구팀인 영국 글라스고우 암연구소에서 생화학실험을 통해 증명되었다.
이번 연구는 인간의 주요 질환과 관련된 세포내의 근원적인 조절메커니즘을 규명함으로써 차후 생명과학 응용연구의 중요한 발판을 마련하였으며, 또한 BIT 융합연구로서 시스템생물학의 새로운 가능성을 제시하게 됐다. 이번 연구는 교육과학기술부지원 연구사업의 일환으로 수행되었다.
<2009년 1월 21일자 온라인판, 인터넷주소>
http://jcs.biologists.org/content/vol122/issue3/cover.shtml
2009.01.29 조회수 22312 -
산업디자인학과 김성진 군, 2008 대한민국 인재상 수상
산업디자인학과 김성진(25)군이 교육과학기술부와 한국과학창의재단이 공동 주관한 "2008 대한민국 인재상" 수상자로 최종 선정됐다.
김군은 중.고등학교 시절부터 각종 컴퓨터 관련 경진대회에서 장관/총장상을 수상한 컴퓨터 전문가다.
김군은 장애인에 관심을 가지고, 말 못하는 언어.청각 장애인을 위한 보완대체 의사소통 기기 AAC를 국내최초로 개발했다. 이 기기는 물리학자 스티븐호킹 박사와 같이 말 못하는 장애인도 기계를 통해 말을 할 수 있도록 해주는 첨단의사소통기기다.
최근에는 지체장애인도 운전을 할 수 있는 근전도 드라이빙 시스템을 개발하여 현대/기아자동차 주관 미래자동차 공모전에서 수상한 바 있으며, 교통사고로 인해 희생되는 동물들을 보호할 수 있는 생태통로 시뮬레이션 시스템을 개발하여 지난 3월 세계 소프트웨어올림픽 마이크로소프트 이매진컵 2008에서 금상을 수상한 바 있다.
대한민국 인재상은 미래를 이끌어 갈 창의력이 뛰어난 인재를 발굴해 2001년부터 수여해 온 "21세기 우수인재상"(장관상)을 올해부터 대통령 표창으로 격상, 시상하는 것으로 수상자에게는 표창과 함께 장학금 등이 지급된다.
2008.10.23 조회수 18852 -
이효철 교수팀, 물에 녹은단백질 모양 변화 실시간 관찰 성공
- 관련 논문, 9월 22일(일)자 네이처 메서드(Nature Methods)誌 게재- 단백질의 작동메커니즘 규명에 중요한 도구 역할 및 신약개발에도 큰 도움 줄 것으로 기대
KAIST(총장 서남표) 화학과 이효철(李效澈, 36) 교수팀이 ‘물에서 변하는 단백질 분자구조를 실시간으로 규명’ 하는데 성공했다. 관련 논문은 네이처 자매지인 네이처 메서드(Nature Methods)誌 9월 22일자 온라인 판에 게재됐고 10월호에 출판될 예정이다.
논문의 제목은 “시간분해 엑스선 산란을 이용한 용액상의 단백질의 구조동역학 추적(Tracking the structural dynamics of proteins in solution using time-resolved wide-angle X-ray scattering)”으로 온라인에 게재되는 논문들 중에서도 특히 주목받는 하이라이트 논문으로 소개될 예정이다. 李 교수는 이 논문의 교신저자다.
이번 연구결과는 李 교수팀의 집념의 산물이라 할 수 있다. 李 교수팀은 지난 2005년 5월, 소금처럼 딱딱하게 고체상으로 굳어 있는 상태에서의 단백질의 안정적인 구조만을 볼 수 있는 기존의 방법을 시간분해 엑스선 결정법으로 발전시켜, 정지되어 있는 단백질의 구조뿐 만 아니라 움직이는 단백질의 동영상을 촬영하는데 성공했다. 관련 논문은 미국 국립과학원회보(PNAS, Proceedings of National Academy of Science)에 발표되었으며, 학계의 큰 주목을 받았다.
그러나 이 방법으로도 해결할 수 없는 치명적인 문제는 우리 몸에서 작용하는 일반적인 단백질은 고체상으로 있지 않고 물에 녹아있는 용액상태라는 점이다. 마치 고체 소금이 물에 녹아 소금물이 되는 것과 같은 원리다. 물은 인간의 몸의 약 70% 이상을 차지하고 있고 생명 유지에 필수적인 단백질들은 물에 녹아 있는 상태로 존재한다고 볼 수 있다. 따라서 단백질이 어떻게 기능을 발휘하는 지를 실시간으로 관측하기 위해서는 물에 녹아 있는 단백질 분자의 모양 변화를 실시간으로 추적할 수 있는 기술이 필요하다.
이러한 목표를 향한 첫 열매로 물에 녹아 있는 간단한 유기분자의 구조변화를 실시간 측정하는 데 성공하였으며, 관련 연구논문이 2005년 7월 사이언스(Science)誌에 발표된 바 있다. 당시 이 연구결과는 용액상에서 분자의 움직임을 실시간 추적할 수 있다는 점 때문에 많은 관심을 불러 일으켰는데, 李 교수는 그 기술을 더욱 발전시키면 단백질에도 응용 가능할 것으로 전망했다. 그러나 일반적으로 단백질은 그 당시 성공한 유기분자보다 적어도 1,000배 정도 크고 구조가 훨씬 더 복잡할 뿐 아니라 훨씬 적은 양으로 존재하기 때문에 물에 녹아 있는 단백질에서도 성공할 수 있다는 것에는 많은 과학자들이 회의적으로 생각했다.
이번 네이처 메서드誌에 발표한 연구결과는 그러한 부정적인 생각을 깨고 기존에 성공한 유기분자보다 ‘1,000배 더 큰 단백질 분자가 물에 녹아 있을 때에 이들의 3차원 구조변화를 실시간으로 관측하는데 성공’한 획기적인 연구성과다. 논문에서는 3가지 종류의 단백질에 대한 연구결과를 발표했는데, 우리 몸에서 산소를 이동하는데 중요한 헤모글로빈 단백질과, 근육에서의 산소공급에 관여하는 미오글로빈 단백질 등이다. 이 외에도 단백질은 주로 접혀있어 특정한 구조를 형성하는데 환경이 바뀌면 이 구조가 풀리게 된다. 풀려 있는 단백질은 일반적으로 제 역할을 할 수 없어 이러한 단백질의 접힘-풀림 현상을 이해하는 것은 매우 중요한데 씨토크롬씨라는 단백질이 풀린 상태에서 접히는 과정도 실시간으로 추적하는데 성공하였다.
이 새로운 기술을 사용하면 물에서 움직이는 단백질의 동영상을 촬영할 수도 있어 단백질의 작동메커니즘을 밝히는 데에 중요한 도구가 될 것이며, 앞으로 신약개발을 하는 데에도 큰 도움을 줄 것으로 기대된다. 또한 이 기술은 단백질은 물론이고 나노물질에도 응용이 가능하므로 BT뿐만 아니라 NT분야에도 기여할 수 있을 것으로 전망된다.
이 연구는 교육과학기술부의 창의적연구진흥사업의 연구비 지원으로 진행되었다. 연구결과는 유럽연합방사광가속기센터에서 측정되었으며, 李 교수의 주도하에 이뤄진 국제적인 공동연구의 성과다.
李 교수는 “현재 포항에 있는 제3세대 가속기에 이어 한국에서도 차세대 광원으로 건설이 논의되고 있는 제4세대 방사광가속기(XFEL)가 성공적으로 가동되면, 현재 발표된 데이터보다 적어도 1,000배정도 더 좋은 데이터를 얻을 수 있을 것으로 예상된다.”고 밝혔다.
<이효철 교수 프로필>
■ 학 력
1990 경남과학고 2년 수료, KAIST 화학과 학사과정 입학
1994 KAIST 화학과 학사과정 졸업
1994 Caltech(California Institute of Technology) 박사과정 입학
2001 Caltech 졸업(박사)
2001 시카고 대학 박사 후 연구원(Post Doc.)
2003.8.1-2007.2.28 KAIST 화학과 조교수 2007.3.1-현재 KAIST 화학과 부교수
■ 수상경력
2006 젊은 과학자상(과학기술부/한국과학기술한림원)
2006 과학기술우수논문상(한국과학기술단체총연합회)
2006 KAIST 학술상 2001-2003 美國 대먼 러년 암재단(Damon Runyon Cancer Research Foundation)펠로우쉽
(설명) 시간분해 엑스선 산란의 개념을 예술적으로 표현한 그림
2008.09.22 조회수 26704