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의과학대학원 이흥규 교수팀, 새로운 뇌종양 면역반응 규명
뇌종양 세포가 주변의 산소를 먹어 치우며 면역세포를 무력화시키는 과정이 밝혀졌다. 후천성 면역세포에 의해 인식될 표지도 만들지 않는 뇌종양 세포가 선천성 면역세포조차 회피하는 비결이 밝혀진 것이다.
우리 대학 의과학대학원 이흥규 교수 연구팀이 악성 뇌종양 세포의 과도한 산소소비로 인한 감마델타 T 세포의 면역반응 저하 과정을 규명했다고 16일 밝혔다.
이번 연구 결과로 왕성하게 증식하며 주변 산소를 빠르게 소비하는 뇌종양 세포로의 산소유입을 막는 방식이 면역항암치료제의 낮은 반응성을 보완할 실마리가 될 것으로 기대된다.
연구팀은 뇌종양의 악성도가 높을수록 감마델타 T 세포의 종양 내 유입이 적고 저산소 환경은 심한 것을 알아냈다. 반면 감마델타 T 세포가 많이 유입될수록 환자의 예후가 좋은 것으로 나타났다. 종양에 대항하는 면역세포로 잘 알려진 후천성 T 세포가 아닌 선천성 T 세포인 감마델타 T 세포의 활성에 주목하게 된 이유다.
이에 연구팀은 저산소 환경을 해소해 감마델타 T 세포에 적절한 산소를 공급, 세포의 생존을 도우면 면역반응이 정상화 될 것이라는 가설을 세웠다.
실제 감마델타 T 세포는 스트레스에 노출된 뇌종양 세포 표면에 많이 생기는 리간드(NKG2DL)를 직접 인식하는 수용체(NKG2D)가 있어 종양에 대항한 면역반응의 새로운 주체로 주목받았지만 기대만큼의 효과를 내지 못하고 있었다.
연구팀이 실제 뇌종양 생쥐모델에 뇌종양의 과도한 산소대사를 막을 화합물(메트포르민)을 감마델타 T 세포와 함께 투여하자, 면역세포의 종양조직 내 침투가 늘고 생존률이 향상됐다. 감마델타 T세포의 저산소 환경을 해소하자, 항종양 면역반응이 개선된 것이다.
한편 감마델타 T 세포의 항 뇌종양 면역반응 기전을 규명하고 감마델타 T 세포의 면역반응을 증대시킬 방안을 제시한 이번 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 바이오의료기술개발사업(차세대바이오사업) 및 삼성미래기술육성재단의 지원으로 수행됐으며 면역학 분야 국제학술지 ‘네이처 이뮤놀로지(Nature Immunology)’ 2월 11일 자에 게재됐다.
2021.02.16 조회수 79312 -
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 조회수 85999 -
해상도 높인 초박형 4D 카메라 개발
우리 대학 바이오및뇌공학과 정기훈 교수 연구팀이 금속 나노 광 흡수층을 통해 고해상도 4D 영상 구현이 가능한 초박형 라이트필드 카메라를 개발했다고 4일 밝혔다.
`라이트필드 카메라'는 곤충의 시각 구조에서 발견되는 형태에 착안해 미세렌즈와 대물렌즈를 결합한 진보된 형태의 카메라다. 한 번의 2차원 촬영으로 빛의 공간 뿐만 아니라 방향까지 4차원 정보를 동시에 획득한다. 그러나 기존 라이트필드 카메라는 미세렌즈 배열의 *광학 크로스토크(Optical crosstalk)로 인한 해상도 저하와 대물렌즈의 위치로 인한 크기의 한계가 존재한다.
☞ 광학 크로스토크(Optical Crosstalk): 어떤 통신회선의 전기 신호가 다른 통신회선과 전자기적으로 결합해 혼선을 일으키는 통신 용어를 크로스토크라고 하며, 광학에서는 한 렌즈를 통과한 빛이 다른 렌즈로부터 들어온 빛과 겹쳐 생기는 현상으로 영상이 중첩되어 촬영되는 것을 의미한다.
연구팀이 개발한 `4D 카메라'는 나노 두께의 광 흡수 구조를 미세렌즈 배열(Microlens arrays) 사이에 삽입해 대비도 및 해상도를 높였으며, 기존의 카메라가 가지는 외부 광원, 추가 센서 부착의 한계를 극복할 수 있다. 이러한 특징을 이용해 의료영상, 생체인식, 모바일 카메라 또는 다양한 가상현실/증강현실 카메라 분야에 적용 가능할 것으로 기대된다.
연구팀은 미세렌즈 배열의 광학 크로스토크를 제거하기 위해 200나노미터(nm) 두께 수준의 금속-유전체-금속 박막으로 이루어진 광 흡수층을 렌즈 사이에 배치하고, 대물렌즈와 미세렌즈 사이의 간격을 일정 수준으로 줄여 초박형 라이트필드 카메라를 개발하는 데 성공했다.
높은 광학적 손실성과 낮은 분산성을 갖는 크로뮴(Cr) 금속과 높은 투과율을 갖는 유리층을 나노미터 두께로 적층한 구조(Cr–SiO2–Cr)는 가시광선 영역의 빛을 완전히 흡수할 수 있다. 나노 광 흡수층을 미세렌즈 배열 사이에 배치해 미세렌즈들 사이의 광학 크로스토크를 제거하고 고 대비 및 고해상도 3차원 영상을 획득하는 데 도움을 준다.
연구팀은 광 흡수 구조를 갖는 미세렌즈 배열을 포토리소그래피(Photolithography), 리프트 오프(Lift-off), 열 재유동(Thermal reflow) 공정을 통해 양산 제작했다. 또한, 라이트필드 카메라의 전체 두께를 최소화하기 위해 미세렌즈의 방향을 이미지센서 방향의 역방향으로 배치하고 대물렌즈와 미세렌즈 사이 거리를 2.1mm 수준으로 줄여, 전체 5.1mm의 두께를 갖는다. 이는 현재까지 개발된 라이트필드 카메라 중 가장 얇은 두께다.
나노 광 흡수 구조를 갖는 미세렌즈에 의해 이미지센서에 기록되는 원시 영상은 기존 미세렌즈를 통한 영상에 비해 높은 대비도와 해상도를 가지며, 연구팀은 이를 영상처리 기법을 통해 시점 영상 및 3차원 영상으로 재구성했을 때 향상된 정확도를 가짐을 확인했다.
정기훈 교수는 "초박형이면서 고해상도의 라이트필드 카메라를 제작하는 새로운 방법을 제시했다ˮ며 "이 카메라는 생체인식, 의료 내시경, 휴대폰 카메라와 같이 다시점(Multi-view), 재초점(Refocusing)을 요구하는 초소형 영상장치로 통합돼, 초소형 4D 카메라의 새로운 플랫폼으로 활용될 것ˮ이라고 말했다.
우리 대학 바이오및뇌공학과 배상인 박사과정이 주도한 이번 연구 결과는 국제 학술지 `어드밴스드 옵티컬 머티리얼즈(Advanced Optical Materials)'에 1월 20일 字 게재됐다. (논문명: High Contrast Ultrathin Light-field Camera using inverted Microlens arrays with Metal-Insulator-Metal Optical Absorber)
한편 이번 연구는 과학기술정보통신부의 개인연구지원사업, 산업 통산 자원부의 기술혁신프로그램, 보건복지부의 보건의료기술연구개발사업으로 수행됐다.
2021.02.04 조회수 82075 -
총동문회, 자랑스런 동문상 수상자 선정
우리 대학 총동문회(회장 정칠희)가 2020년도 `KAIST 자랑스런 동문상' 수상자를 선정해 3일 발표했다.
올해 수상자는 ▲김동원 전북대학교 총장 ▲유태경 루멘스 대표이사 ▲이낙규 한국생산기술연구원 원장 ▲구현모 KT 대표이사 등 4명이다.
KAIST 자랑스런 동문상은 산업기술 발전에 지대한 공헌을 하거나 뛰어난 학문적 성취 및 사회봉사로 모교의 명예를 빛낸 동문을 매년 선정해 KAIST 총동문회가 수여한다. 1992년 제정해 지금까지 29회에 걸쳐 107명의 수상자를 배출했다.
수상자들은 현재 사회 각계각층의 요직에서 활약하고 있다. 역대 주요 수상자로는 신성철 KAIST 총장(2010년 수상), 김기남 삼성전자 대표이사 부회장(2012년 수상), 김정주 넥슨 대표이사(2007년), 장병규 크래프톤 의장(2006년 수상) 등이 있다.
올해도 학술, 사회, 산업 등 다양한 분야에서 활약하고 있는 동문 4인이 수상자로 선정됐다.
김동원(산업및시스템공학과 석사 82학번) 전북대학교 총장은 탁월한 연구 성과를 통해 지역 산업의 기술 향상과 전문 인력 양성에 공헌하고 있으며, 교육 행정가로 리더십을 발휘하며 대학 숙원사업을 해결하는 등 대학과 지역의 경쟁력 강화에 기여하고 있다.
유태경(전기및전자공학부 석사 83, 박사 85학번) 루멘스 대표이사는 대한민국 LED 1세대 전문가로, LED 관련 기술 혁명을 선도하고 있는 세계적인 전문 기업인 루멘스를 운영하며 국가 경쟁력 강화와 과학기술 발전에 크게 기여하고 있다.
이낙규(기계공학과 석사 85, 박사 87학번) 한국생산기술연구원 원장은 국가 산업 선도 핵심 생산 기술 개발 연구 수행을 통해 우수한 성과를 확보했으며, 개발 기술이 기업의 실제 생산에 적용할 수 있도록 현장 기술 지원 활동에 집중해 국가 제조 경쟁력 제고에 크게 기여했다.
구현모(경영과학과 석사 85, 박사 93학번) KT 대표이사는 세계 최초 5G 상용화 주도, AI 산·학·연 연합체 `AI One Team'통한 AI 국가 경쟁력 강화 리딩, 국내 토종 Cloud 산업 발전을 주도하는 등 대한민국 ICT 혁신을 선도하고 있는 공로를 인정받았다.
정칠희 총동문회장은 "자랑스런 동문상은 국가와 사회 발전에 공헌하고 모교의 명예를 높인 동문에게 주어지는 영광스러운 상ˮ이라며 "그동안 수상자들의 면면만 봐도 세계적인 KAIST의 위상을 느낄 수 있다ˮ고 밝혔다.
2021.02.03 조회수 78882 -
개교 50주년 기념 국제 학생 콘퍼런스 개최
우리 대학이 개교 50주년을 맞아 학부생이 주도하는 국제 학생 콘퍼런스를 3일(수)부터 5일간 개최한다.
ʻ선구자 2071: 향후 50년을 묻는다(Pioneers 2071: Questioning the Next 50 Years)ʼ를 주제로 열리는 이번 콘퍼런스는 미래 사회의 핵심 구성원이 될 대학생들이 향후 발생할 수 있는 주요 글로벌 이슈를 탐색해 과학기술 및 사회 정책 등에 관한 혁신적인 아이디어를 겨루는 장이다.
이 콘퍼런스 진행을 위해 KAIST는 작년 12월부터 한 달간 신청을 받았는데 미국 · 이탈리아 · 인도네시아 · 일본 · 중국 · 터키 · 카자흐스탄 · 케냐 · 호주 등 전 세계 28개 대학 소속 107명의 학생이 총 19개의 팀으로 나눠 참가를 신청했다.
각 참가팀은 ʻ환경과 기후변화ʼ·ʻ새로운 팬데믹ʼ·ʻ인공지능 시대의 교육과 경제ʼ 등 주최 측이 가상으로 설정한 잠재적 위기에 관한 세 가지 시나리오 중 한 가지를 선택해 문제를 해결할 수 있는 혁신 아이디어 및 정책을 제시해야 한다.
행사 시작일인 3일부터 이틀간 준비한 정책 및 아이디어 발표 및 참가팀 간의 토론을 진행하며 교수진으로 구성된 심사위원단과의 질의응답 등도 이어진다. 이번 콘퍼런스에서는 사전에 온라인으로 등록한 약 1백 명의 투표인단도 행사를 돕기 위해 참여한다. 투표인단은 참가팀의 제출 자료 및 발표와 토론 영상을 참고해 가장 좋은 해결책을 제시한 팀에 투표한다.심사위원단의 평가와 투표단의 득표수를 합산해 각 시나리오별 상위 3개 팀이 결선에 진출하며, 2월 7일에 예정된 마지막 토론에서 최종 우승자가 가려진다. 대상 1팀에는 상금 3,000달러(한화 약 330만 원)가 수여되며, 금상 2개 팀과 은상 2개 팀에는 각각 2,000달러와 1,000달러의 상금이 주어진다.
이번 국제 학생 콘퍼런스는 개교 50주년을 기념하기 위해 학생들이 직접 주도하는 행사를 마련하자는 취지로 시작됐다. 33대 총학생회 플렉스(FLEX)를 중심으로 한 12명의 학부생이 지난해 3월부터 약 1년간 기획에서부터 실행에 이르는 주도적인 역할을 수행했다.
고경빈(KAIST 생명과학과 2학년) 학생은 "코로나19로 전 세계가 어려움을 겪는 중에도 열정적으로 참여한 세계 각국의 또래 세대와 함께 미래를 논의할 기회를 마련했다는 점에서 큰 보람을 느낀다ˮ고 말했다. 고경빈 학생은 이어 "이번 국제 학생 콘퍼런스를 통해 앞으로 우리 세대가 겪게 될 글로벌 이슈들을 주도적으로 고민하며 대처할 수 있는 계기가 마련되길 기대한다ˮ고 강조했다.한편, 전 과정이 영어로 진행되는 이번 행사는 유튜브(채널명: KAIST Pioneers 2071)를 통해 2월 3일 오전 8시부터 실시간 중계되며, 자세한 내용은 홈페이지 ( https://pioneers.kaist.ac.kr)를 통해 확인할 수 있다.
2021.02.02 조회수 78898 -
개교 50주년 기념 세계 대학 총장 정상회의(Summit) 개최
코로나19가 바꾼 경제·금융·문화 지형도는 대학의 전통적인 역할과 가치평가에도 큰 변화를 가져오고 있다. 가속화되는 4차 산업혁명과 포스트 코로나 시대에 대학은 어떻게 변해야 경쟁력을 유지하고 질적 성장(quality growth)을 가져올 수 있을지, 우리 대학을 포함한 세계 명문대학교 총장 4명이 온라인을 통해 심도 있는 의견을 나누는 자리가 마련됐다.
3일(수) 오전 10시부터 12시까지 대전 본원 학술문화관(E9) 5층 정근모콘퍼런스 홀에서 'KAIST 서밋(KAIST Summit)'이 개최된다. 2시간 동안 진행되는 이 행사는 온라인 플랫폼을 통해 전 세계에 실시간으로 방송된다.
'글로벌 위기 속 대학의 역할과 책임'이라는 주제로 열리는 이번 총장정상회의(summit)는 KAIST 신성철 총장을 포함해 MIT·도쿄공업대학·노스웨스턴대학 등 4개 대학 총장이 기조 연사로 참여한다.
이번 서밋은 개교 50주년 기념사업의 일환으로 KAIST가 향후 100년을 향해 나아갈 비전을 제시하고 세계 초일류 과학기술대학으로 거듭나기 위한 발전 방향과 전략을 모색하기 위해 마련한 행사다.
또 코로나19와 같은 전염병의 대유행·기후변화·빈부격차·인공지능(AI)의 확산에 따른 사회경제적 변화 등 전 세계가 직면한 중대한 문제들을 짚어보고, 이 같은 위기 속에서 KAIST를 비롯한 대학들의 새로운 역할과 책임에 대해서도 논의할 예정이다.
첫 번째 기조 강연자인 라파엘 라이프(L. Rafael Reif) MIT 총장은 KAIST의 50주년을 축하하고 '대학, 변화를 선도하는 엔진(Universities as Engines of Change)'이라는 주제로 인류의 주요 도전과제 해결에 대학이 기여할 수 있는 역량에 대해 강연한다. 라이프 총장은 특히 미래지향적·인간적·과학 중심적 리더십의 중요성을 강조하며, 교육·연구·산학협력·사회봉사를 중심으로 대학이 변화와 혁신을 선도한 사례들을 소개할 예정이다.
이어, 카즈야 마스(Kazuya Masu) 도쿄공업대학교 총장은 '우리의 미래를 설계하는 방법-도쿄공업대학교의 DLab 사례(Designing Our Future-Tokyo Tech DLab's Approach)'라는 주제로 두 번째 기조연설에 나선다. 대학의 중요한 역할은 사회와 지속적으로 소통하고 혁신을 주도하는 것이라고 주장하는 카즈야 마스 총장은 오늘날처럼 불확실성이 증대되고 급변하는 시대에 도쿄공업대학이 대학의 이해관계자는 물론 대중과 함께 공유하고 있는 미래 비전을 소개할 예정이다. 이와 함께, 미래 설계를 위해 어떻게 소통하고 협력했는지에 관해 DLab의 성공적인 활동 사례도 소개한다.
세 번째 기조 연사인 모턴 샤피로(Morton Schapiro) 노스웨스턴대학교(이하 노스웨스턴대) 총장은 '뉴노멀 시대의 대학(The University in the 'New Normal')'이라는 주제로 대학이 코로나19에 대응하며 얻은 교훈을 중심으로 강연한다. 샤피로 총장은 연구·교육·공공서비스를 포스트 코로나 시대에 부합하도록 개선하기 위해 이제까지의 경험을 어떻게 활용할 것인지에 대해 강조하고 이런 노력이 4차 산업혁명과 관련해 변화하는 노동시장 수요에 대응하는 데 어떤 영향을 미칠지에 관한 의견을 내놓는다.
신성철 총장은 마지막 기조연설자로 나서 'KAIST, 다음 50년의 꿈을 위한 비전과 혁신(Vision & Innovations for the Next Dream of KAIST)'이라는 주제로 강연한다. 개교 50주년을 맞은 KAIST의 역사를 뒤돌아보고 다음 50년 동안 KAIST가 인류의 번영과 행복에 기여하는 '글로벌 가치 창출 선도대학(Global Value -Creative Leading University)'으로 도약하기 위한 비전과 혁신 전략을 제시한다. 신 총장은 교육·연구·기술사업화·국제화·미래전략 등 5개 분야의 목표를 설정하고 이를 달성하기 위해 진행 중인 구체적인 혁신사례들을 소개할 예정이다.
4인의 총장은 기조 강연자로서 각자의 주제로 강연한 후 패널리스트로 참여해 '정보격차', '인공지능의 새로운 도전과제', '사회적 기업가정신과 산학협력' 등의 3개 주제를 다루는 집중토론을 진행한다.
먼저, 4차 산업혁명과 코로나19의 여파로 심화되고 있는 계층·지역·국가 간 '정보격차(digital divide)'를 해소하기 위해 대학이 교육과 연구를 통해 제안할 수 있는 해결방안을 고민한다. 정보격차가 국가나 인종에 대한 불평등으로 확대되지 않으려면 국가 간의 효율적인 국제 공조가 필요한데, 이를 도출하기 위해 대학이 할 수 있는 가교역할이 무엇인지에 대해 서로 의견을 나눌 예정이다.
이어, 최근 사회·경제·윤리적인 측면에서 인류 삶의 패러다임을 크게 변화시키며 눈부신 성장을 보이는 인공지능과 로봇 기술도 화두로 다룬다. 패널리스트들은 '인공지능의 새로운 도전과제(Emerging Challenges in Artificial Intelligence)'라는 주제로 인공지능이 가져올 변화에 대한 대응 방안을 토론한다.
마지막으로, '사회적 기업가정신과 산학협력(Social Entrepreneurship and University-Industry Collaboration)'에 관한 토론도 진행된다. 학생들이 사회의 다양한 문제에 관심을 가지는 일에서 출발해 이를 해결하기 위한 노력의 일환으로 사회적 기업을 창업하는 것과 이러한 창업 기업들을 유기적으로 지속시킬 수 있는 대학의 지원방안에 대해 논의하고 산학협력과 혁신 창업 활성화를 위한 대학의 건설적인 역할도 짚어볼 예정이다.
패널 토론 후에는 KAIST 재학생, 동문 및 교직원과 KAIST 진학을 희망하는 고등학생 등으로 구성된 온라인 청중 150명과 함께하는 질의 및 응답도 준비돼 있다.
신성철 총장은 "과학기술 혁신을 선도하는 글로벌 4개 대학 총장이 모여 위기 극복방안을 논의하고 포스트 코로나 시대에 새롭게 부상하는 표준(new normal) 속에서 대학의 역할과 책임을 재조명하는 뜻 깊은 자리가 될 것ˮ이라고 'KAIST 서밋'의 개최 배경을 밝혔다. 이번 총장 정상회담은 '유튜브 KAIST 채널'을 통해 전 세계에 실시간으로 중계되며 한국어-영어 동시통역과 한글 자막이 제공된다.
2021.02.01 조회수 84663 -
무선 충전 가능한 부드러운 뇌 이식 장치 개발
우리 연구진이 무선 충전 가능한 뇌 이식 장치를 개발했다. 이 장치는 이식 후 생체 내에서 장기간에 걸쳐 배터리 교체 없이 스마트폰을 이용해 빛으로 뇌의 신경회로를 정교하게 조절할 수 있다.
우리 대학 전기및전자공학부 정재웅 교수 연구팀이 연세대 의대 김정훈 교수팀과 공동 연구를 통해 뇌 완전 이식형 무선 광유전학 기기를 개발했다고 26일 밝혔다.
이번 개발 기술은 장기간에 걸친 동물 실험이 필요한 뇌 기능 연구뿐 아니라 향후 인체에 적용돼 중독과 같은 정신질환 및 파킨슨병과 같은 퇴행성 뇌 질환 치료에도 적용될 수 있을 것으로 기대된다.
우리 대학 전기및전자공학부 김충연 박사과정, 연세대 의대 구민정 박사과정 연구원이 공동 제1 저자로 참여한 이번 연구는 국제 학술지 `네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)' 1월 22일 字에 게재됐다. (논문명 : Soft subdermal implant capable of wireless battery charging and programmable controls for applications in optogenetics)
광유전학은 빛을 이용해 목표로 하는 특정 신경세포만을 선택적으로 정교하게 제어할 수 있다는 점에서, 뇌 기능을 밝히고 각종 뇌 질환을 치료할 해결책으로 뇌과학 및 신경과학 분야에서 주목받고 있다.
기존의 광유전학은 외부기기와 연결된 광섬유를 통해 신경세포에 빛을 전달하는 방법을 사용하고 있는데, 이러한 유선 방식은 동물의 자유로운 움직임을 크게 제한한다는 점에서 복잡한 동물 실험을 구현하는데 제약이 있다. 반면 최근에 개발된 무선 임플란트 기기들은 동물의 행동을 제약하지는 않지만, 주기적인 배터리의 교체가 필요하거나 외부 장비로부터 무선으로 전력을 공급받아야 하므로 독립적이지 못하고 동작이 안정적이지 못하다는 한계가 있다.
연구팀은 배터리의 무선 충전과 디바이스의 무선 제어를 가능하게 만드는 무선 회로를 개발해 마이크로 LED 기반의 탐침과 결합했다. 이를 통해 동물이 자유롭게 움직이는 상태에서도 배터리의 무선 충전이 가능하고, 스마트폰 앱을 통해 광자극을 무선으로 제어할 수 있는 무게 1.4그램(g)의 뇌 완전이식형 기기를 구현했다. 나아가 생체 이식 후 기기에 의해 주변의 조직이 손상되는 것을 방지하고자, 기기를 매우 부드러운 생체적합성 소재로 감싸 생체조직과 같이 부드러운 형태가 되도록 개발했다.
이번 연구를 주도한 정재웅 교수는 "개발된 장치는 체내 이식 상태에서 무선 충전이 가능하므로 배터리 교체를 위한 추가적인 수술 필요 없이 장기간 사용이 가능하다ˮ며 "이 기술은 뇌 이식용 기기뿐 아니라 인공 심박동기, 위 자극기 등 다양한 생체 이식용 기기에 범용적으로 적용될 수 있을 것이다ˮ고 말했다.
연구팀은 이 기기를 LED 탐침이 쥐의 뇌에 삽입된 상태에서 두피 안으로 완전히 이식하고 쥐가 자유롭게 움직이는 상태에서 배터리가 자동으로 무선 충전될 수 있음을 확인했다. 또한 연구팀은 중독성 약물인 코카인에 반복적으로 노출된 쥐의 특정 뇌 부위에 무선으로 빛을 전달해 코카인으로 인한 행동 민감화 발현을 억제함으로써 광유전학이 코카인에 의한 중독 행동 제어에 적용될 수 있음을 보였다.
아울러 공동연구자 연세대 의대 김정훈 교수는 "자유롭게 움직이는 동물을 바라보며, 단지 스마트폰 앱을 구동해 뇌에 빛을 전달하고, 그로 인해 동물의 특정 행동을 제어할 수 있다는 사실이 매우 흥미롭고, 많은 상상력을 자극한다ˮ라고 말했다.
연구팀은 이 기술을 궁극적으로 인체에 적용할 수 있도록 기기를 더욱 소형화하고 MRI 친화적인 디자인으로 발전시키는 확장 연구를 계획하고 있다.
한편 이번 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 기초연구실 지원사업과 신진연구자지원사업, KAIST 글로벌 특이점 연구사업의 지원을 받아 수행됐다.
2021.01.26 조회수 78336 -
KPC4IR, 『미래의 귀환: 코로나19와 4차 산업혁명 대전환』 출간
여전히 진행되고 있는 코로나19 위기 속에서 비대면 사회의 부상과 그에 따른 4차 산업혁명의 가속화는 그간의 통념이나 관습, 제도를 뛰어넘는 전방위적인 변화의 쓰나미를 만들어내고 있다.
우리 대학 한국4차산업혁명정책센터(이하 KPC4IR)는 포스트 코로나 시대 각 분야 현황과 4차 산업혁명의 전망을 담은 『미래의 귀환: 코로나19와 4차 산업혁명 대전환』출간했다.
KPC4IR 관계자는 "포스트 코로나 시대를 다룬 책이 많이 출간되고 있으나 4차 산업혁명을 각 분야별로 세분화 해 본격적으로 다룬 책은 드물다ˮ고 전했다. 이어, "팬데믹이 바꾼 세상에서 4차 산업혁명이 초래할 변화에 관해 그동안 다수의 온라인 포럼을 개최했고 그 연장선상에서 전문가들의 통찰을 공유하고자 이 책을 펴냈다ˮ고 집필 배경을 설명했다.
이 책에서는 포스트 코로나 시대 의료·방역, 경제, 사회·노동, 4차 산업혁명, 국제협력 등 총 5부에 걸쳐 국내 최고 전문가 26인이 각 분야 최신 동향과 전망을 제공한다.
저술을 맡은 전문가들은 한국개발연구원, 과학기술정책연구원, 한국과학기술기획평가원, 정보통신정책연구원, 한국노동연구원, 한국고용정보원, 한국고등교육재단, 현대경제연구원, 한국파스퇴르연구소를 비롯해 KAIST, DGIST, 서울대, 고려대, 성균관대, 한동대, 버지니아대 등 주요 연구기관과 대학에서 참여하였다.
2016년 4차 산업혁명 개념을 글로벌 화두로 던진 세계경제포럼(WEF)에서 바이오텍 글로벌퓨처카운슬 의장을 맡고 있는 이상엽 KAIST 연구원장은 이 책의 머리말에서 흑사병 대유행으로 중세가 끝나고 르네상스가 도래했듯이, 코로나19로 인해 3차 산업혁명 시대는 끝나고 본격적인 4차 산업혁명 시대가 도래할 것이라고 전망했다.
맺음말에는 김정호 KAIST 글로벌전략연구소장이 온라인 격차, 인공지능 격차, 백신 격차 등 포스트 코로나 시대 위기는 한 개인이나 국가만의 노력으로 해결할 수 없는 전지구적 거버넌스와 국제협력이 필요함을 지적했다.
김소영 KPC4IR 센터장을 비롯한 엮은이들은 코로나 이후 복귀할 일상은 우리가 개인이나 집단으로서 익숙한 과거가 아니라, 전대미문의 위기 속에서 끈질기게 맹아를 트고 있던 공생공락(共生共樂)의 미래임을 희망하며, 이번 도서 발간이 코로나19를 극복하고 대안적 미래를 준비하기 위한 노력의 일환이라고 강조했다.
한편, 2019년 과학기술정보통신부-세계경제포럼-KAIST 협약으로 설립된 KPC4IR은 4차 산업혁명 핵심 기술 모니터링과 함께 이들 기술의 제반 영향을 분석하고, 관련 정책 개발과 제도 연구를 수행하고 있다.
2021.01.25 조회수 73213 -
방효충 교수, 국가과학기술자문회의 국방전문위원회 위원장에 위촉
우리 대학 항공우주공학과 방효충 교수가 문재인 정부 제4기 대통령 직속 자문기관인 국가과학기술자문회의(심의회의) 국방전문위원회 위원장으로 위촉됐다고 24일 밝혔다. 임기는 2021년 1월부터 2022년 12월 말까지 2년이다. 국가과학기술자문회의(심의회의)는 국가과학기술자문회의법에 근거한 과학기술 정책 최고 심의기구로 대통령이 의장이다. 공공우주, 에너지·환경, ICT 융합, 기계·소재, 생명의료, 기초기반, 국방 등의 7개 기술 분야별 전문위원회를 두고 있다.
국방전문위원회 위원장으로 위촉된 방 교수는 국가과학기술자문위원회(심의회의)에 상정되는 국방 분야 기술개발 및 R&D 관련 정책에 관한 안건을 사전 심의하는 역할을 맡게 된다.
방 교수는 서울대학교 항공우주공학과 학‧석사를 마친 후 1992년에 미국 Texas A&M University Aerospace Engineering 박사학위를 취득했다. 2001년 1월부터 우리 대학 항공우주공학과 교수로 재직 중이며, 올 1월 현재, 안보융합연구원장, 한국항공우주학회장, 광역방어특화연구센터장을 지내면서 국방‧안보 분야에 특화된 연구와 인재 양성에 힘쓰고 있다.
2021.01.25 조회수 66402 -
초고감도 생체 분자 검출용 디지털 라만 분광 기술 개발
우리 대학 바이오및뇌공학과 정기훈 교수 연구팀이 생체 분자의 광학 검출의 기술적 장벽인 신호대잡음비를 1,000배 이상, 검출한계를 기존 대비 10억 배인 아토몰(10-18 mole) 단위까지 향상시키는 디지털 코드 *라만 분광 기술을 세계 최초로 개발했다고 15일 밝혔다.
☞ 라만 분광법(Raman spectroscopy): 특정 분자에 레이저를 쏘았을 때, 그 분자 전자의 에너지준위 차이만큼 에너지를 흡수하는 현상을 통해 분자의 종류를 알아내는 방법이다.
연구진은 통신 분야에서 잘 알려진 대역 확산기술(CDMA)을 생분자화합물의 라만 분광 검출법에 세계 최초로 적용했다. 디지털 코드화된 레이저광원을 이용해 모든 잡음신호를 제거하고, 생화합물의 고순도 라만 분광 신호를 복원함으로써, 극저농도의 생분자화합물을 형광 표지 없이 정확하게 분석했다. 이러한 디지털 코드 라만 분광 기술은 다양한 분자진단, 약물 및 암 치료 모니터링뿐 아니라 현장 진단용 광학 진단기기나 모바일 헬스케어 기기에도 활용이 가능할 것으로 크게 기대된다.
우리 대학 바이오및뇌공학과 이원경 박사과정이 제 1저자로 참여한 이번 연구는 세계적 권위의 과학전문지 `네이처(nature)'의 자매지인 `네이처 커뮤니케이션스(Nature Communications)'에 1월 8일 字 온라인판에 발표됐다. (논문명: Spread Spectrum SERS allows label-free detection of attomolar neurotransmitters)
알츠하이머병, 파킨슨병, 우울증 등의 뇌세포와 관련된 신경 질환은 뇌세포에서 만들어지는 신경전달물질이 적절히 분비되지 않거나 불균형으로 분비돼 발생하는 질병으로, 최근에는 발병과 직간접적인 사망자가 급증하고 있으나 치료가 쉽지 않다. 신경전달물질은 뉴런의 축색 돌기 말단에서 분비돼 시냅스 갭을 통과한 후 다른 뉴런에 신호를 전달하는 물질로, 결합하는 수용체의 화학적 성질에 따라 기능이 다르고, 발생하는 질병도 다양하다.
알츠하이머병 환자들은 신경전달물질 가운데 아세틸콜린이 부족하거나 글루탐산염이 높은 특징이 있고, 도파민이 부족하면 몸이 굳어지며 떨리는 파킨슨병에 걸리기 쉽고 조현병이나 주의력 결핍 과잉 행동장애와 같은 정신질환의 원인이 된다. 신경전달물질과 관련된 신경 질환은 특정 수용체 작용제나 수용체 길항체로 치료를 하는데, 효과는 그다지 성공적이지 않다. 따라서 알츠하이머병이나 파킨슨병과 같은 신경 질환의 조기 진단을 위해서 적절한 신경전달물질의 적절한 분비를 위한 지속적인 신경전달물질 농도 변화를 모니터링하는 것이 매우 중요하다.
극저농도의 신경전달물질을 간편하면서도 정확하게 측정할 수 있다면 신경계 질환의 조기 진단율을 크게 높일 수 있고 신경 질환 환자의 치료 추적 관리에 큰 도움을 줄 수 있다. 하지만 신경전달물질 기반의 기존 신경 질환 진단기술은 양전자 방출 단층촬영(PET), 표면증강라만분광(SERS), 고성능 액체 크로마토그래피(HPLC), 형광 표지 기반 센서로 측정해 분석하는 방식이다. 이러한 기존 신경 질환 진단기술은 검출한계가 나노몰(10-9 mole) 이상에 그치며, 시료 전처리 단계가 복잡하고 측정 시간이 오래 걸리는 한계가 있다.
연구팀은 문제 해결을 위해 대역확산 통신기술의 뛰어난 잡음 제거 기술을 생체 분자 검출에 적용해 레이저 출력 변동, 수신기 자체 잡음 등의 시스템 잡음과 표적 분자 이외의 분자 신호를 효율적으로 제거하고 표적 생체 분자 신호만 선택적으로 복원했다. 그 결과 생체 분자 신호의 신호대잡음비를 증가시켜 더욱 정밀한 검출한계를 달성했다.
대역확산 기반 디지털 코드 분광 기술은 직교성을 가지는 확산 코드로 암호화된 빛으로 생체 분자를 높은 에너지로 이동시켜 생체 분자에서 산란돼 나오는 빛을 다시 확산 코드로 복호화한다. 이러한 과정을 거쳐 표적 생체 분자의 산란 신호를 복원해 질병 및 건강 진단 지표, 유전 물질 검출 등에 응용할 수 있다.
또한 직교성을 가지는 확산 코드는 기존의 다른 신호처리 기술보다 잡음을 제거하는 성능이 우수해 신호대잡음비와 검출한계, 시간해상도를 최고 수준으로 끌어올릴 수 있다.
연구팀이 개발한 대역확산 라만 분광 기술은 물질의 고유진동 지문을 측정하는 성분 분석과 전처리가 필요하지 않다는 라만 분광 기술의 장점을 그대로 유지하면서 기존의 기술적 한계인 낮은 신호대잡음비와 검출한계를 극복하는 기술로, 바이오 이미징, 현미경, 바이오 마커 센서, 약물 모니터링, 암 조직 검사 등의 다양한 분야에 활용될 수 있다.
연구팀은 대역확산 분광 기술과 표면증강 라만 분광법(Surface-enhanced Raman spectroscopy)을 접목시켜 별도의 표지 없이도 5종의 신경전달물질을 아토 몰 농도에서 검출해 기존 검출한계를 10억(109)배 향상시켰으며, 신호대잡음비가 1,000배 이상 증가함을 확인했다.
제1 저자인 이원경 박사과정은 "고감도 분자 진단을 위해 통신 분야의 최첨단 기술인 대역확산 기술을 접목한 차세대 디지털 코드 라만 분광 기술을 최초로 제안했으며, 이 방법으로 기존 생체 분자 검출 기술의 장벽을 해결하고 기존 기술의 신경전달물질 검출한계를 획기적으로 향상시켰다ˮ며 "고감도 소형 분광기로 신속하고 간단하게 현장 진단이 가능하고 다양한 분야에 활용될 수 있어 파급효과가 크다ˮ고 말했다.
정기훈 교수는 "이번 결과를 바탕으로 향후 휴대용으로 소형화를 진행하면 낮은 비용으로 무표지 초고감도 생체 분자 분석 및 신속한 현장 진단이 가능해질 것이다ˮ며 "또한 신경전달물질뿐 아니라 다양한 생화합물 검출, 바이러스 검출, 신약평가분야에 크게 활용될수 있을 것이다ˮ고 말했다.
한편, 이번 연구는 한국연구재단 바이오기술개발사업, KAIST 코로나대응 과학기술뉴딜사업단과 범부처 전주기 의료기기 사업, 과학기술정보통신부 ETRI 연구개발지원사업의 지원을 받아 수행됐다.
2021.01.18 조회수 78346 -
미생물 기반 다양한 일차 아민 생산 기술 최초 개발
우리 대학 생명화학공학과 이상엽 특훈교수 연구팀이 `비식용 바이오매스를 여러 가지 짧은 길이의 일차 아민들로 전환하는 미생물 균주 개발'에 성공했다고 11일 밝혔다.
이번 연구결과는 국제적인 학술지인 `네이쳐 커뮤니케이션스(Nature Communications)'에 게재됐다.
※ 논문명 : Microbial production of multiple short-chain primary amines via retrobiosynthesis
※ 저자 정보 : 이상엽(한국과학기술원, 교신저자), 김동인(한국과학기술원, 공동 제1저자), 채동언(한국과학기술원, 공동 제1저자), 김현욱(한국과학기술원, 공동 제1저자), 장우대(한국과학기술원, 제4저자), 포함 총 5명
석유화학산업은 화석원료를 이용해 우리 생활 전반에 광범위하게 이용되는 범용화학물질들을 생산해왔다. 그러나 원유 매장량 고갈에 대한 우려와 원유 산업으로부터 발생하는 지구 온난화 등의 환경문제가 전 세계적으로 매우 심각한 상황이다. 특히 우리나라의 경우 석유를 전량 수입에 의존하기 때문에, 국제 유가 변동에 매우 취약한 실정이다. 이에 환경문제를 해결하면서 원유를 대체할 수 있는 지속 가능한 바이오리파이너리의 구축이 시급히 요구되고 있다.
바이오 리파이너리란 화석원료가 아닌 비식용 바이오매스를 원료로 사용해 미생물로 산업적으로 유용한 화학물질들을 생산하는 기술이다. 여기서 미생물은 원료인 바이오매스를 우리가 원하는 화학물질로 전환하는 세포 공장과 같은 역할을 한다. 이러한 미생물의 복잡한 대사회로를 효과적으로 조작할 수 있게 하는 시스템 대사공학은 바이오 리파이너리에서 핵심기술 중 하나다.
지금껏 석유화학 공정을 통해서 합성되던 화학물질 중에는 미생물 시스템 대사공학을 통해서 바이오 기반으로 생산되는 사례가 점차 늘고 있지만, 아직 의약품 및 농약품들의 전구체로 널리 사용되는 짧은 탄소 길이를 가진 일차 아민들의 생산은 보고된 바가 없었다.
이에 KAIST 이상엽 특훈교수 연구팀은 여러 가지 짧은 탄소 길이를 갖는 일차 아민들을 생산할 수 있는 대장균 균주 개발 연구를 수행했다.
지금까지 이러한 일차 아민들을 생산하는 균주들이 개발되지 못한 가장 큰 이유는 생합성 대사회로의 부재였다. 이러한 문제를 해결하기 위해 역 생합성 시뮬레이션을 통해 모든 가능한 대사경로들을 예측했다. 그 후 전구체 선택과정을 통해 가장 유망한 대사회로들을 선정했다.
이렇게 디자인된 신규 대사회로들을 실제 실험을 통해 검증했으며 이를 통해 10가지 종류의 다른 짧은 길이의 일차 아민들을 생산하는 대장균 균주들을 최초로 개발하는 데 성공했다.
또한 대표적인 일차 아민들을 선정해 폐목재, 잡초 등 지구상에서 가장 풍부한 바이오매스의 주원료인 포도당을 단일 탄소원으로 사용한 생산과 시스템 대사공학을 통한 생산량 증대를 보임으로써 바이오 기반 생산의 가능성을 보여줬다.
이번 연구에서 활용된 역 생합성과 전구체 선택과정을 같이 사용한 전략은 짧은 탄소 길이를 가진 일차 아민들 뿐만 아니라 다른 그룹의 여러 가지 화학물질들을 동시에 생산하는 대사회로들을 구축하는 데도 유용하게 쓰일 것으로 예상된다.
이상엽 특훈교수는 “이번 연구는 지금까지 석유화학 산업 기반으로만 생산할 수 있었던 짧은 탄소 길이를 가진 일차 아민들을 재생 가능한 바이오 기반 화학산업을 통해 생산할 가능성을 세계 최초로 제시한 점에 의의가 있다”며 “앞으로 더 많은 연구를 통해 생산량과 생산성을 증대시킬 계획이다”라고 밝혔다.
한편 이번 연구는 과기정통부가 지원하는 기후변화대응기술개발사업의 '바이오리파이너리를 위한 시스템대사공학 원천기술개발 과제'의 지원을 받아 수행됐다.
2021.01.11 조회수 64253 -
코로나 중증 환자용 이동형 음압병동 개발
작년 11월 초부터 시작된 3차 코로나 대유행으로 중증 환자 수가 급증하면서 음압 병상 부족 사태가 심화되는 가운데, 이를 신속하게 해결할 수 있는 이동형 음압병동이 우리 대학 연구진에 의해 개발됐다. 음압병동은 중증 감염병 환자 치료에 필수적인 시설이다.
우리 대학 산업디자인학과 남택진 교수 연구팀은 코로나 대응 과학기술 뉴딜사업단(단장 배충식 공과대학장)의 한국형 방역패키지 기술 개발사업의 일환으로 작년 7월부터 연구해온 '이동형 음압병동(Mobile Clinic Module, 이하 MCM)'을 개발하고 시범 운영에 들어갔다. MCM은 고급 의료 설비를 갖춘 음압 격리 시설로 신속하게 변형하거나 개조해 사용할 수 있는 것이 특징인데, 진단검사 · 영상의학 · 의료물품 공급 · 의무기록 관리와 환자 식사 제공 등 기존 병원의 인프라와 함께 활용해야 한다. 연구팀은 작년 12월 28일부터 서울 노원구에 있는 한국원자력의학원에 4개의 중환자 병상을 갖춘 병동을 설치한 후, 의료진과 일반인으로 구성한 모의 환자그룹을 대상으로 의료 활동과 환자 일상 등 치료 전 과정을 점검하는 시뮬레이션에 들어갔다. 이달 15일까지 모의 운영을 진행한 뒤 의료진과 환자의 사용성·안정성·만족도 등을 임상 검증한 후 본격적인 상용화에 나설 계획이다. 남 교수 연구팀이 개발한 MCM은 약 450㎡(136평) 규모로 가로 15m x 세로 30m 크기다. 이 MCM은 음압 시설을 갖춘 중환자 케어용 전실과 4개의 음압병실, 간호스테이션 및 탈의실, 그리고 각종 의료장비 보관실과 의료진실로 꾸며져 있다.
음압 프레임·에어 텐트·기능 패널 등의 시설을 갖춘 MCM은 부품을 조합해 신속하게 음압 병상이나 선별진료소 등으로 변형 또는 개조해서 사용할 수 있다. 이뿐만 아니라 기존 중환자 병상을 음압 병상으로 전환하는 데도 매우 효과적이다. 이에 따라, MCM이 본격 상용화되면 코로나19 중환자용 음압 병상 부족난을 해소하는 데에도 큰 도움이 될 것으로 기대된다.
컨테이너나 텐트 등을 활용해 짓는 기존의 조립식 감염 병동은 건설과 장비 확보에 비용이 많이 들고, 기능적으로는 임시 수용 시설에 불과하다는 게 단점으로 꼽힌다. 따라서 중환자를 수용하기 위한 전문적인 의료 시설로 사용하기에는 역부족이다. 남 교수 연구팀은 안전한 음압 환경을 형성하는 독자적인 기기인 '음압 프레임'을 설계하고 이를 '에어 텐트'와 연결하는 모듈형 구조에 접목해 최소한의 구조로 안정적인 음압병실을 구축할 수 있는 MCM 기술 개발에 성공했다. 음압 프레임이 양방향으로 압력을 조절해 두 에어 텐트 공간(예: 전실과 병실)을 효과적으로 음압화하는 원리다. 텐트에 '기능 패널'을 조합해 중환자 치료에 필요한 의료 설비나 기본 병실 집기를 구축할 수 있다. 또 모듈 조합을 통해 음압병동 및 선별진료소, 음압화 중환자 병상, 음압화 일반병실 등 목적에 맞는 의료 시설로 사용할 수 있다. 연구팀 관계자는 "병실 모듈 제작에 걸리는 시간은 14일 정도며 이송 및 설치 또한 통상적으로 5일 안에 가능하다ˮ고 말했다. 특히, 전실과 병실로 구성된 MCM의 기본 유닛은 모듈 재료가 현장에 준비된 상태에서 15분 이내에 설치가 가능한 게 특징이다. 이밖에 기존 조립식 병동으로 증축할 경우와 비교할 때 약 80% 정도 비용을 절감할 수 있다고 연구팀 관계자는 설명했다. 또한, 감염병 사태 이후 보관이 어려운 기존 조립식 병동과는 다르게 부피와 무게를 70% 이상 줄인 상태로 보관할 수 있어 군수품처럼 비축해놨다가 감염병이 유행할 때 빠르게 도입해 설치할 수 있다는 것도 큰 장점이다. 모듈화된 패키지는 항공 운송도 가능해 병동 전체의 수출도 기대할 수 있다.
다년간의 사용자 중심 시스템 디자인 노하우를 보유 중인 남택진 교수 연구팀은 환자·의료인 등 실사용자를 위해 기능성·경제성·효용성 등을 종합적으로 고려한 안전한 음압병동 개발을 목표로 작년 7월부터 관련 기술 개발을 진행해왔다. 사용 편의성·감성적 경험 및 독창성 등을 만족시키기 위해서 입원 치료 환경 구축을 위한 의료 자문을 포함, 의료진과의 협력을 통해 감염 치료 프로세스를 이해하는 등 음압병동 디자인에 필요한 요구사항을 현장에서 확립하는 연구도 동시 진행했다. 그 결과, 의료 활동과 환자의 일상을 지원하는 다양한 기능 패널 아이디어와 옥외 주차장·공터·실내 체육관 등 기존 병원의 유휴 공간을 활용할 수 있는 병동 구축을 통해 기존 의료자원과 연계하는 모듈러 시스템을 완성하는 데 성공했다.
남 교수 연구팀은 특히 한국원자력의학원 의료진들과 공동으로 이동형 감염병원 표준 운영 절차(SOP, Standard Operation Procedure)를 개발해 감염병 대응 과정의 안전성을 확보하는 한편 이동 음압병동을 처음 운영하는 의료진들의 현장 활용도를 높였다. 한국원자력의학원 조민수 박사(비상진료부장)는 "코로나 대응에 있어서 환자와 의료진이 안전한 환경에서 중증 환자 치료까지 이뤄지도록 설계·제작했다ˮ고 설명했다. 조 부장은 이어 "국내외 확대 보급 시 원자력의학원에 설치된 이동형 음압병동이 의료진 교육훈련센터 기능을 수행할 수 있다ˮ면서 "필요시에는 실제 의료현장에서의 운영 지원도 가능하다ˮ고 밝혔다.
남택진 교수팀의 이번 연구는 KAIST 코로나 대응 과학기술 뉴딜사업의 지원을 받아 이뤄졌는데 사용자 연구부터 디자인·시제품 개발에 이르기까지 6개월 만에 임상적 운영이 가능한 병동 개발을 완료했다.
에어 텐트 형태의 음압병동 시제품은 과제 협약업체인 신성이엔지에서 제작을 맡았는데 6~8개의 중환자 병상을 갖춘 이동형 감염병원의 경우 3~4주 이내 납품이 가능하다. 연구 총괄을 맡은 남택진 KAIST 산업디자인학과 교수는 "MCM은 병동 증축을 최소화하며 주기적으로 반복될 감염병 위기에 필수적인 방역시스템으로 자리를 잡게 될 것ˮ이라고 말했다. 남 교수는 이어 "세계 최초로 개발한 MCM의 하드웨어와 운용 노하우를 향후 K-방역의 핵심 제품으로 추진하고 수출까지 기대할 수 있다ˮ고 덧붙였다. 한편, KAIST는 과기정통부로부터 후원을 받아 작년 7월부터 교내에 코로나 대응 과학기술 뉴딜사업단을 공식 출범시켜 관련 연구를 진행 중이다. 배충식 사업단장(공과대학장)이 이끄는 이 사업단은 KAIST가 보유한 과학기술을 활용해 코로나19에 발 빠르게 대응하고 국가적 위기를 기회로 전환하자는 목표 아래 KAIST 교수진 위주의 연구 책임자 45명 및 외부 참여 교수를 포함해 총 464명의 연구진이 감염 예방-진단-치료 등 항·감염 전주기에 대응하는 과학기술 기반 한국형 방역패키지를 개발하고 있다.
2021.01.07 조회수 63830